DE19729007A1 - System zur Erfassung der Verschlechterung eines Abgasreinigungskatalysators für Kraftfahrzeugmotoren - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung und Diagnose der Verschlechterung eines im Abgassystem eines Kraftfahrzeugmotors eingebauten Abgasreinigungskatalysators.

Typischerweise sind die Motoren in einem Kraftfahrzeug mit einem im Abgassystem eingebauten Abgasreinigungskatalysator versehen. Bei solchen Abgasreinigungskatalysatoren tritt möglicherweise wegen thermischer Einflüsse eine nicht vernachlässigbare Verringerung des Abgasreinigungsverhältnisses auf. Um solche Funktionsverschlechterungen des Abgasreinigungskatalysators zu überwachen und zu diagnostizieren, sind zwei Sauerstoff(O₂)-fühler vor und nach dem Abgasreinigungskatalysator in den Auspuff eingebaut. Die Funktions­ verschlechterung wird auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Sauerstoff(O₂)-fühler überwacht. Zum Beispiel ist aus der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 6-249029 eine Methode zur Erfassung der Katalysatorverschlechterung bekannt.

Die Verschlechterung der Katalysatorfunktion wird durch Vergleich eines Werts, der von einem Verhältnis der Anzahl der sich umkehrenden Ausgangssignale, d. h. einem Verhältnis zwischen der Zahl der Umkehrzyklen der Ausgangssignale der beiden Sauerstoff(O₂)-fühler abhängt, mit einem Schwellwert durchgeführt. Zum Beispiel nimmt das Verhältnis der Anzahl der Umkehrvorgänge des Ausgangssignals von dem stromaufwärts liegenden Sauerstoff(O₂)-fühler zur Anzahl der Umkehrvorgänge des Ausgangssignals von dem stromabwärts liegenden Sauerstoff(O₂)-fühler (was nachstehend als Ausgangssignalumkehr­ verhältnis bezeichnet ist) einen ziemlich großen Wert an, wenn der Abgasreinigungskatalysator normal funktioniert. Allerdings nimmt dieses Verhältnis allmählich mit der Verschlechterung ab, d. h. mit der Abnahme des Reinigungsverhältnisses des Abgasreinigungskatalysators. Dementsprechend läßt sich auf eine Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators schließen, wenn das Ausgangssignalumkehrverhältnis den Schwellenwert unterschreitet.

Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 6-42338 beschreibt, daß die Erfassung einer Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators beim Auftreten eines Fehlers des Kraftstoffinjektors oder eines Fehlers des Abgasrück­ führsystems unterbrochen wird. Es hat sich bei der Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators, die durch den Vergleich des Ausgangssignalumkehrverhältnisses mit einem Schwellenwert durchgeführt wird, herausgestellt, daß manchmal trotz normaler Funktion des Abgasreinigungs­ katalysators dessen Funktionsverschlechterung oder daß, obwohl sich die Funktion des Abgasreinigungskatalysators verschlechtert hat, manchmal eine normale Funktion diagnostiziert wird. Wenn man die Gründe für diese Fehldiagnosen untersucht, stellt man fest, daß die Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases eine große Auswirkung auf die Diagnose der verschlechterten Funktion des Katalysators hat. Besonders wird die Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators von einem Verhältnis der größten Abgasmenge (wie sie durch den Abgasreinigungs­ katalysator in einen Bereich strömt, wo die Luft-Kraftstoffverhältnis- Feedbackregelung zur Verfügung steht) zum Fassungsvermögen des Abgasreinigungskatalysators beeinflußt. Genauer geht die Reinigungsrate des Abgasreinigungskatalysators bei großen Abgasmengen stärker zurück als bei kleinen Abgasmengen. Aus diesem Grund wird, auch wenn der Grad der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators derselbe ist, das Ausgangs­ signalumkehrverhältnis kleiner, wenn die Menge des durch den Abgasreinigungs­ katalysator strömenden Abgases groß ist, als wenn diese Menge klein ist. Für eine mittelgroße Abgasmenge weist der Abgasreinigungskatalysator eine geringe Veränderung des Abgasreinigungsverhältnisses relativ zur Änderung des Ausgangssignalumkehrverhältnisses über einen beträchtlich weiten Bereich vor und nach einem Grenzwert zwischen einem nicht akzeptierbaren verschlechterten Zustand und einem funktionell normalen Zustand auf, so daß eine genaue Unterscheidung zwischen diesen Funktionszuständen unter Zugrundelegung dieses Grenzwertschwellenwerts ausführbar ist.

In einem Bereich großer Abgasmenge und einem Bereich kleiner Abgasmenge zeigt der Abgasreinigungskatalysator eine beträchtliche Veränderung des Reinigungsverhältnisses auf bei kleinen Veränderungen des Ausgangssignal­ umkehrverhältnisses in der Nähe des Grenzwerts zwischen dem nichtakzeptierbaren verschlechterten und dem normalen Funktionszustand.

Außerdem wird im Bereich großer Abgasmengen der Bereich von Ausgangs­ signalumkehrverhältnissen aufgrund derer der Abgasreinigungskatalysator als im Normbereich liegend beurteilt wird, beträchtlich breit, jedoch der Bereich der Ausgangssignalumkehrverhältnisse, auf deren Grundlage der Abgasreinigungs­ katalysator als schlecht beurteilt wird, beträchtlich schmal. Aus diesem Grund hat die Diagnose des Abgasreinigungskatalysators im Bereich großer Abgasmengen, obwohl der Katalysator normal funktioniert, die Neigung, eine Verschlechterung desselben zu diagnostizieren. Im Gegensatz dazu ist im Bereich kleiner Abgas­ mengen der Bereich der Ausgangssignalumkehrverhältnisse, aufgrund derer der Normalzustand des Abgasreinigungskatalysators diagnostiziert wird, sehr schmal, jedoch der Bereich von Ausgangssignalumkehrverhältnissen, aufgrund derer die Diagnose einen schlechten Zustand des Abgasreinigungskatalysators diagnostiziert, sehr breit, so daß der Abgasreinigungskatalysator im Bereich kleiner Abgasmengen als normal funktionierend beurteilt wird, obwohl seine Funktion bereits schlecht geworden ist.

Damit nimmt man, um eine Fehldiagnose der Funktion des Abgasreinigungs­ katalysators zu verhindern, eine Einschränkung der Häufigkeit oder Frequenz, mit der die Diagnose der Verschlechterung ausgeführt wird, in Kauf, wenn nur ein mittlerer Abgasmengenbereich zur Ausführung der Diagnose verwendet wird.

Auf der anderen Seite wird zur Steigerung der Erfassungsgenauigkeit der Ausgangssignale von den Sauerstoff(O₂)-fühlern zur leichteren Unterscheidung während der Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators üblicherweise ein Verstärkungsgrad in der Luft-Kraftstoffverhältnis- Feedbackregelung erhöht. In einem solchen Fall bleibt der erhöhte Verstärkungsgrad, bis die Diagnose der Verschlechterung abgeschlossen ist, wirksam, so daß ein Nachhinken der Drehzahl oder Schwingungen des Motorlaufs bei regulären Betriebsbedingungen auftritt.

Dementsprechend ist es Aufgabe dieser Erfindung ein Diagnosesystem zur Diagnose der Funktionsfähigkeit eines Abgasreinigungskatalysators anzugeben, das für die Diagnose der Verschlechterung der Katalysatorfunktion auch dann geeignet ist, wenn sich die Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases ändert.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird gelöst, indem ein Diagnosesystem die Diagnose von Funktionszuständen eines Abgasreinigungskatalysators auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem Wert, der von einem Frequenz­ verhältnis bei der Umkehr von Ausgangssignalen von Sauerstoff(O₂)-fühlern, die auf entgegengesetzten Seiten des Abgasreinigungskatalysators sitzen, abhängt, und einem Schwellenwert ausführt. Das Diagnosesystem erfaßt einen Mengenwert entsprechend der Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases und führt eine Unterscheidung zwischen dem Normal­ zustand und dem verschlechten Zustand des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimmten Standard-Mengenzone durch, wo der Mengenwert einen spezifischen Wert hat, und ermittelt außerdem den Normalzustand des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimmten Zone großer Menge oberhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone. Das Diagnosesystem unterbricht die Unterscheidung zwischen Normalzustand und verschlechtertem Zustand des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimmten Zone mit sehr großem Mengenwert oberhalb der vorbestimmten Zone großen Mengen­ werts. Andererseits kann das Diagnosesystem einen verschlechterten Zustand des Abgasreinigungskatalysators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs kleiner Menge unterhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone erkennen.

Übereinstimmend mit einem weiteren Aspekt der Erfindung führt das Diagnose­ system eine Unterscheidung zwischen einem normalen Zustand und einem verschlechterten Zustand des Abgasreinigungskatalysators innerhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone aus, wo der Mengenwert einen spezifischen Wert hat, eine Ermittlung des Normalzustandes des Abgasreinigungskatalysators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs mit großer Menge oberhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone und eine Ermittlung der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs kleiner Menge unterhalb der vorbestimmten Standard- Mengenzone.

Das Diagnosesystem unterbricht die Erkennung des verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators vor Ablauf einer bestimmten Zeitdauer ab einem Übergang der Motorbetriebsbedingung von einer Anreicherungszone, wo ein Luft- Kraftstoffverhältnis kleiner als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis ist, zu einer Feedbackregelzone, wo eine Luft-Kraftstoffregelung basierend auf einem Ausgangssignal von den O₂-Fühlern ausgeführt wird. Außerdem unterbricht das Diagnosesystem die Beurteilung des verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators vor Ablauf einer bestimmten Zeitdauer von einem Übergang der Motorbetriebsbedingung von einer Zone, wo die Einspritzung von Kraftstoff in den Motor unterbrochen ist, zu einer Feedback-Regelzone, wo eine Luft-Kraftstoff-Feedback-Regelung aufgrund eines Ausgangssignals der O₂- Fühler ausgeführt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem wird nur in der oberhalb der Standard-Mengenzone, wo eine Unterscheidung zwischen Normalzustand und fehlerhaftem Zustand ausgeführt wird, liegenden Zone großer Menge, wo eine fehlerhafte Beurteilung des verschlechterten Zustands auftreten kann, die Erkennung des Normalzustandes ausgeführt. Als Ergebnis läßt sich ein Nachhinken der Drehzahl oder ein Schwingen des Motorlaufs auch in Fällen vermeiden, wo die Menge des Abgases kontinuierlich über eine lange Zeit hinweg in die Zone kleiner Menge fällt, weil die Diagnose des verschlechterten Zustandes schnell über einen weiten Mengenbereich des Abgases ausgeführt wird und Diagnosefehler vermieden sind.

Vor Ablauf einer bestimmten Zeitdauer vom Übergang des Motorbetriebs­ zustandes von einer Anreicherungszone, wo ein Luft-Kraftstoffverhältnis kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis ist, zu einer Feedback- Regelungszone, wo eine Luft-Kraftstoff-Feedbackregelung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Sauerstoff(O₂)-fühler ausgeführt wird, erfährt der Abgasreinigungskatalysator eine rapide Erhöhung der Kohlenwasserstoff­ emission. In diesen Fällen läßt sich möglicherweise nur schwer eine Verschlechterung auf der Basis der Ausgangssignale von den Sauerstoff(O₂)- Fühlern erkennen. Jedoch unterbricht in diesen Fällen das Diagnosesystem die Beurteilung des verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators und vermeidet dadurch eine Fehldiagnose.

Vor Ablauf einer bestimmten Zeitdauer von dem Übergang der Motorbetriebsbedingung von einer Zone, wo die Kraftstoff-Einspritzung in den Motor unterbrochen ist, zur Feedback-Regelzone, wo eine Luft-Kraftstoff- Feedback-Regelung auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den O₂- Fühlern ausgeführt wird, erfährt der Abgasreinigungskatalysator eine rapide Zunahme des Sauerstoffs. In diesem Fall läßt sich ein verschlechterter Zustand des Abgasreinigungskatalysators nur schwer beurteilen. Deshalb unterbricht das Diagnosesystem die Beurteilung des verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators in diesen Fällen und vermeidet dadurch eine Fehldiagnose.

Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer besonderen Ausführungsform dieser Erfindung deutlich, wenn diese Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, die zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Motor, der mit einem Katalysatordiagnosesystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines Regelventils eines Dampfabsaugsystems;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Steuersystems;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm einer Leckage-Beurteilung des Dampfabsaugsystems und einer Fehlererfassung des Regelventils und des Entlüftungsventils;

Fig. 5 eine graphische Darstellung von Ausgangssignalen von Sauerstoff(O₂)-fühlern;

Fig. 6 in graphischer Darstellung ein Ausgangssignal von einem Sauerstoff(O₂)-fühler mit Hysterese-Eigenschaft;

Fig. 7 ein Diagramm der Beziehung zwischen einem Ausgangssignale Umkehrverhältnis und einem Reinigungsverhältnis oder eine Reinigungsrate;

Fig. 8 eine Darstellung von Gasmengenzonen;

die Fig. 9 und 10 ein Flußdiagramm, welches ein Folgeprogramm bei der Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators veranschaulicht;

Fig. 11 in schematischer Darstellung eine Variante eines Abgassystems;

Fig. 12 in schematischer Darstellung eine andere Variante eines Abgassystems;

Fig. 13 in schematischer Darstellung eine weitere Variante eines Abgassystems;

Fig. 14 in schematischer Darstellung ein externes Katalysator­ diagnosesystem gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 15 in schematischer Darstellung einen wesentlichen Teil eines Abgasrückführsystems (EGR);

Fig. 16 eine Darstellung eines Kennfeldes, das zur Abschätzung der Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators dient;

Fig. 17 eine Darstellung der für den Normalzustand und den verschlechterten Zustand zu unterscheidenden Zonen mit festem Schwellenwert; und

Fig. 18 ein Flußdiagramm, das ein Folgeprogramm einer Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Feedbackregelung veranschaulicht.

Nun wird im Detail auf die Zeichnungen Bezug genommen, insbesondere auf Fig. 1, die einen Motor 1 mit einem Einlaßsystem 1A und einem Auslaßsystem 1b zeigt. Das Einlaßsystem 1A hat ein Einlaßrohr 2, das von seinem stromaufwärti­ gen Ende zu seinem stromabwärtigen Ende jeweils mit einem Luftreiniger 3, einem Luftströmungsfühler SA, einer Drosselklappe 4 und einem Ausgleichs­ behälter 5 versehen ist. Das Einlaßrohr 2 verzweigt sich zwischen dem Motor 1 und dem Ausgleichsbehälter 5 in diskrete Rohrabschnitte 2a, die zu den (nicht gezeigten) Zylindern gehen, und in jedem diskreten Rohrabschnitt 2a ist ein Kraftstoffinjektor 6 eingebaut. Das Abgassystem 1B hat ein Abgasrohr 51, das von seinem stromaufwärtigen Ende zu seinem stromabwärtigen Ende jeweils mit einem Sauerstoff(O₂)-Fühler 52, einem 3-Wege-Abgasreinigungskatalysator (der nachstehend einfach als Reinigungskatalysator bezeichnet ist) 53, einem Sauer­ stoff(O₂)-Fühler 54 und einem 3-Wege-Reinigungskatalysator 55 versehen ist (der nachstehend einfach als Katalysator bezeichnet wird). Jeder Sauerstoff(O₂)- Fühler 52, 54, der ein eingebautes elektrisches (nicht gezeigtes) Heizglied hat, um die Aktiviertemperatur sicherzustellen, liefert eine Ausgangsspannung, die sich in Übereinstimmung mit der Differenz des Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses, bezogen auf ein ideales brennbares Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine stöchiometrische Kraftstoffmischung (nachstehend als stöchiometrisches Luft- Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet) stark ändert. Z.B. ändert sich diese Ausgangs­ spannung zwischen 0V und 1V und nimmt höhere Werte an für angereicherte Kraftstoffmischungen und kleinere Werte für magere Kraftstoffmischungen mit einer Ausgangsspannung von 0,5V als Grenzwert. Es ist hier zu bemerken, daß die hier verwendete Bezeichnung "reiches oder fettes Luft-Kraftstoff- Mischungsverhältnis" ein Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis meint, das kraftstoffreicher ist als die stöchiometrische Kraftstoffmischung und daß die Bezeichnung "mageres Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis" ein Luft-Kraftstoff- Mischungsverhältnis meint, das magerer ist als die stöchiometrische Kraftstoffmischung.

Von einer Kraftstoffpumpe 8 wird flüssiger Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 7 zum Kraftstoffinjektor 6 durch ein mit einem Kraftstoffilter 11 versehenes Kraftstoffrohr 9 gefördert. Überschüssiger Kraftstoff vom Kraftstoffinjektor 6 wird dem Kraftstofftank 7 durch eine Rückleitung 10 zurückgeführt, die mit einem Druckregler 12 ausgestattet ist. Im Kraftstofftank 7 entstehender Kraftstoffdampf wird in einem Ausgleichsbehälter durch ein mit dem Kraftstofftank 7 verbundenes Kraftstoffabdampfrohr 21 gesammelt. Das Kraftstoffabdampfrohr 21 ist zwischen seinem stromaufwärtigen Rohrabschnitt 21a und seinem stromabwärtigen Rohrabschnitt 21 b mit einem Behälter 22 für die Adsorption von Kraftstoffdämpfen versehen. Das Abdampfrohr 21 ist in seinem stromaufwärtigen Rohrabschnitt 21a vom Kraftstofftank 7 zum Behälter 22 hin jeweils mit einem Druckfühler 23 zur Überwachung des Drucks im Kraftstofftank 7 und einem Regelventil oder Rückschlagventil 24 versehen, dessen Funktion später im einzelnen beschrieben wird. Außerdem ist der stromaufwärtige Abschnitt 21b des Abdampfrohrs 21 mit einem Abdampfventil 25 versehen. Das Abdampfventil 25 ist ein elektromagneti­ sches Arbeitsventil, dessen Öffnungsgrad zwischen seiner geschlossenen und seiner vollen Drosselstellung übereinstimmend mit einem Tastverhältnis linear veränderbar ist. Der Behälter 22 hat eine Entlüftung 26, die mit einem Filter 27 und einem elektromagnetischen Entlüftungsventil 28 versehen ist. Der Kraftstoff­ tank 7 hat dort, wo er an das Abdampfrohr 21 anschließt, ein Überrollventil 29, welches, wenn sich das Kraftfahrzeug überschlägt, ein Austreten von Kraftstoff verhindert. Dieses Überrollventil 29 hat eine kleine volle Drosselöffnung oder einen vollen Drosselwiderstand.

Das Regel- oder Rückschlagventil 24 hat hauptsächlich zwei extreme Betriebsstellungen, nämlich eine vollständig geschlossene Stellung, bei der das Abdampfrohr 21 geschossen ist, und eine Volldrosselstellung, bei der es das Abdampfrohr 21 öffnet. Es dient als Druckausgleichsventil, welches den Behälter 22 mit dem Kraftstofftank 7 verbindet, wenn eine bestimmte Druckdifferenz vor und nach dem Regelventil 24 auftritt. Wie die Fig. 2 beispielhaft und detailliert zeigt, hat das Regelventil 24 einen sich nach oben öffnenden Ventilsitz 31 und einen vom Ventilsitz 31 weg bewegbaren Ventilkörper 32. Der bewegliche Ventilkörper 32 weist eine hohlzylindrische Schale 33 auf, deren Oberseite geschlossen ist und die als beweglicher Kern dient. Ferner ist ein elastischer Ring 34, z. B. ein Gummiring, an der Unterseite der hohlzylindrischen Schale 33 befestigt. Wenn sich der Ventilkörper 32 nach unten bewegt, sitzt der elastische Ring 34 auf dem Ventilsitz 31. Der elastische Ring 34 ist einstückig mit einem Paar lippenförmiger Ventilblätter 35A und 35B versehen. Der Ventilkörper 32 ist in seiner Wand mit einer Öffnung 36 ausgestattet, durch die sein Inneres und Äußeres miteinander in Verbindung stehen. Die hohlzylindrische Schale 33 ist durch eine Membran 37 gestützt, die von einer Rückholfeder 38 nach unten vorgespannt ist und so den elastischen Ring 34 gegen den Ventilsitz 31 drückt.

Oberhalb der hohlzylindrischen Schale 33, die als beweglicher Kern dient, ist eine stationäre Kernschale 39 eingebaut, die von einer Spule 40 umgeben ist. Wenn die Spule 40, so wie in Fig. 2 gezeigt, erregt ist, wird der elastische Ring 34 durch die Rückholfeder 38 gegen den Ventilsitz gedrückt und schließt das Abdampfrohr 21. In diesem Zustand werden die lippenförmigen Ventilblätter 35A und 35B, wenn der Behälter 22 mit negativem Druck beaufschlagt ist, d. h. wenn der Druck auf der Seite des Behälters 22 kleiner ist als auf der Seite des Kraftstofftanks 7 zueinander hingezogen, und verhindern dadurch, daß der Unterdruck im Kraftstofftank 7 zunimmt. Umgekehrt werden die lippenförmigen Ventilblätter 35A und 35B auseinandergedrückt, wenn der Unterdruck im Kraftstofftank 7 kleiner wird als ein bestimmter Druckpegel, d. h. wenn der Druck im Kraftstofftank 7 um einen bestimmten Pegel kleiner wird, als der Druck auf der Seite des Behälters 22. Auf diese Weise kommen der Kraftstofftank 7 und der Behälter 22 miteinander durch die Bohrung 36 in Verbindung und verhindern, daß sich der Unterdruck innerhalb des Kraftstofftanks 7 noch mehr verringert. Dies ist die sogenannte Atmung oder Entlüftung. Dazu hat die Bohrung 36 eine kleine Öffnungsfläche und einen Drosselwiderstand. Es ist deutlich, daß das Regelventil 24 einerseits als Zwei-Wege-Ventil funktioniert, das sich bei normalen Bedingungen wenig öffnet und das sich schließt, wenn sich der negative Druck im Behälter um einen bestimmten Pegel gegenüber dem negativen Innendruck im Kraftstofftank 7 verringert. Andererseits funktioniert das Regelventil 24 als Bypass-Ventil, das den Kraftstofftank 7 direkt mit dem Behälter 22 in Verbindung bringt.

Wenn die Spule 40 erregt ist, zieht der stationäre Kern 39 den beweglichen Kern, d. h. die zylindrische hohle Schale 33 an und dadurch den elastischen Ring 34 vom Ventilsitz 31 ab, wodurch das Abdampfventil 21 vollständig öffnet und den Kraftstofftank 7 und den Behälter 22 in direkte Verbindung miteinander bringt. Das Regelventil 24 hat in voller Drosselstellung keinen Drosselwiderstand. Kraftstoffdämpfe vom Kraftstofftank 7 strömen durch das Regelventil 24 in den Behälter 22 und werden dort gesammelt. Weil das Entlüftungsventil 28 gewöhnlich offen bleibt, ist das Abdampfventil 25 geöffnet, während der Motor unter bestimmten Betriebsbedingungen arbeitet, so daß es Kraftstoffdämpfe in das Einlaßrohr 2, in dem Unterdruck entsteht, absaugt. Der stromaufwärts gelegene Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 dient zur Feedbackregelung der Menge des dem Kraftstoffinjektor 8 zugeführten Kraftstoffs, um so ein stöchiometrisches Luft- Kraftstoff-Verhältnis beizubehalten. Zusätzlich dient der stromaufwärtige Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 zusammen mit dem Sauerstoff(O₂)-Fühler 54, der stromabwärts liegt, zur Erfassung der Verschlechterung des Reinigungs­ katalysators 53 und zwar auf der Grundlage ihrer Ausgangssignale.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Steuereinheit 100, die einen Mikrocomputer, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) aufweist. Steuersignale werden der Steuereinheit 100 von verschiedenen Fühlern und Schaltern zugeführt, nämlich vom Druckfühler 23, dem Luftströmungsfühler SA, den Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52 und 54, einer Schaltergruppe S1 bis S4 und einer Gruppe anderer Fühler, die insgesamt mit SG bezeichnet sind. Befehls- oder Steuersignale werden an verschiedene Arbeitsglieder übertragen, wie z. B. an das Steuerventil 24, das Abdampfventil 25, das Entlüftungsventil 28 und an eine Warnvorrichtung 41, wie z. B. eine Warnlampe oder einen Summer. Die Fühler S1 und S2 überwachen die Temperatur des Motorkühlwassers und die Drehzahl des Motors 1. Der Schalter S1, der Leerlaufschalter genannt wird, erfaßt in geschlossener Position, die Sensorgruppe SG erfaßt Daten oder Information wenigstens über die Drosselklappenöffnung, den Atmosphärendruck und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die, wie nachstehend beschrieben wird, zur Steuerung oder Regelung benötigt werden.

Die Steuereinheit 100 führt eine Feedbackregelung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses aus, erfaßt eine Kraftstoffleckage des den Kraftstofftank 7, das Abdampfrohr 21 und den Behälter 22 enthaltenden Kraftstoffabdampfsystems und führt außerdem eine Diagnose einer Verschlechterung des Reinigungskatalysa­ tors 53 aus. Die Erfassung der Kraftstoffleckage wird grundsätzlich durch die in Fig. 4 gezeigte Schrittfolge ausgeführt. Während das Kraftstoffabdampfventil 25 zum Abdampfen von Kraftstoffdämpfen geöffnet bleibt, wird das Regelventil 28 gleichzeitig mit dem Schließen des Entlüftungsventils 28 zum Zeitpunkt t1 geöffnet und erzwingt dadurch einen Unterdruck im Kraftstofftank 7 durch das Abdampfrohr 21. Als Ergebnis sinkt allmählich der innere Druck des Kraftstofftanks 7. Wenn der Innendruck des Kraftstofftanks einen bestimmten Pegel, beispielsweise -200 mm Aq (Wasserniveau) zum Zeitpunkt t2 erreicht, und den spezifizierten Pegel zum Zeitpunkt t3 etwas überschreitet, schließt das Kraftstoffabdampfventil 25 und schließt dadurch das Abdampfrohr 21 gegenüber der Atmosphäre. Zum Zeitpunkt t4, einen kurzen Moment nach dem Schließen des Kraftstoffabdampfventils 25, erfaßt der Druckfühler 23, daß der Innendruck TP1 des Kraftstofftanks auf den spezifischen Pegel von -200 mm Aq angestiegen ist. Zu diesem Zeitpunkt t4 ist eine durch den Drosselwiderstand des Überrollventils 29 verursachte Verzögerung der Saugdruckübertragung zum Kraftstofftank 7 aufgehoben. Zum Zeitpunkt t5, nachdem eine bestimmte Zeitdauer, z. B. 30 Sekunden vom Zeitpunkt t4 vergangen ist, erfaßt der Druckfühler 23 einen Innendruck TP2 im Kraftstofftank.

Eine Kraftstoffleckage wird durch Vergleich der Druckdifferenz TPd zwischen den Innendrücken TP1 und TP2 im Kraftstofftank mit einem Schwellenwert erfaßt. Insbesondere gibt eine signifikante Druckdifferenz TPd, größer als der Schwellenwert, an, daß möglicherweise irgendwo Kraftstoff aus dem Kraftstoff­ abdampfsystem ausläuft, z. B. durch ein Loch im Kraftstoffabdampfrohr 21, und dann wird entschieden, daß ein Fehler im Kraftstoffabdampfsystem vorhanden ist. Andererseits wird das Kraftstoffabdampfsystem als normal beurteilt, wenn die Druckdifferenz TPd gering und kleiner als der Schwellenwert ist. Zum Zeitpunkt t5 bleibt, während das Entlüftungsventil 28 geöffnet und das Regelventil 24 nach der Erfassung einer Kraftstoffleckage geschlossen sind, das Kraftstoffabdampfventil 25 eine bestimmte Zeit bis zum Zeitpunkt t6 geöffnet, damit Fehler dieser Ventile 24 und 28 erfaßt werden können. Sobald eine Anstiegsgeschwindigkeit, mit der der vom Druckfühler 23 erfaßte Druck innerhalb der bestimmten Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 ansteigt, größer als eine vorbestimmte Normgeschwindigkeit ist, wird erkannt, daß das Entlüftungsventil 28 aus irgendwelchen Gründen fehlerhaft ist, beispielsweise in geschlossener Stellung blockiert ist, oder daß die Entlüftung 26 blockiert ist. Andererseits wird, falls die Anstiegsgeschwindigkeit, mit der der vom Druckfühler 23 innerhalb der spezifischen Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 erfaßte Druck ansteigt, kleiner als eine vorbestimmte Normgeschwindigkeit ist, erkannt, daß das Entlüftungsventil 28 fehlerhaft ist und aus irgendwelchen Gründen in seiner geöffneten Stellung blockiert ist. Außerdem wird, falls der Innendruck im Kraftstofftank nicht wieder auf einen bestimmten Pegel von etwa -100 mmAq zurück steigt, angenommen, daß das Regelventil 24 in seiner geschlossenen Stellung blockiert ist, nachdem das Entlüftungsventil 28 in seiner geöffneten Position blockiert wurde. Dieser Fall wird als unnormaler Zustand behandelt, wo eine große Menge Kraftstoffdampf ins Einlaßsystem 1A gerät.

Fig. 18 ist ein Flußdiagramm, das ein Folgeprogramm der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Feedbackregelung veranschaulicht, die als Interrupt-Routine bei jeweils vorbestimmtem Kurbelwinkel ausgeführt wird. Wenn die Schritte des Flußdiagramms beginnen, geht die Regelung direkt zu einem Funktionsblock im Schritt S1 über, wo eine Motorbetriebsbedingung erfaßt wird. Die Motor­ betriebsbedingung hängt von der Einlaßluftmenge, der Drehzahl des Motors, der Temperatur des Motorkühlwassers, dem Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis usw. ab. Im Schritt S2 wird auf der Grundlage eines Konversionsfaktors K eine Grundkraftstoffmenge TB, die Einlaßluftmenge und die Drehzahl des Motors berechnet. Ein Kraftstoffkorrekturwert TW wird übereinstimmend mit der Kühlwassertemperatur von einem Korrekturkennfeld ermittelt. Das Korrektur­ kennfeld definiert die Kraftstoffkorrekturmenge, um die Kraftstoffmenge zu erhöhen, wenn die Temperatur des Kühlwassers anwächst. Darauf wird im Schritt S4 bestimmt, ob die Verschlechterungsdiagnose des Reinigungskatalysators 53 ausgeführt wird. Wenn das Ergebnis der Ermittlung negativ ist, werden die Regelgrade P und I im Schritt S5 für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Feedbackregelung jeweils zu P2 und I2 eingestellt. Andererseits werden, wenn das Ergebnis der Ermittlung bejahend ist, im Schritt S6 die Regelgrade P und I für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Feedbackregelung jeweils zu P1 und I1 gesetzt, die jeweils größer sind als P2 und I2. Das heißt, daß die Regelgrade P und I wachsende Werte während der Ausführung der Diagnose der Verschlechterung des Reinigungskatalysators 53 annehmen. In diesem Fall ist der Regelgrad P2 ausreichend größer als der Regelgrad I1. Nach der richtigen Einstellung der Regelgrade P und I in den Schritten S5 oder S6 wird im Schritt S7 ermittelt, ob ein Ausgangssignal vom Sauerstoff(O₂)-fühler ein fettes bzw. angereichertes Luft- Kraftstoff-Verhältnis angibt. Ein negatives Ergebnis gibt an, daß das Ausgangssignal ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis darstellt. Dann wird im darauffolgenden Schritt S8 ermittelt, ob das letzte Ausgangssignal des Sauerstoff(O₂)-fühlers ein fettes bzw. angereichertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt. Wenn das Ergebnis bejahend ist, gibt es an, daß der Ausgang von der reichen oder fetten Seite auf die magere Seite gewechselt hat. Dann wird ein Feedbackregelwert CFB in einem Mal um den Regelgrad P im Schritt S9 erhöht. Zum anderen gibt ein negatives Ergebnis des Ermittlungsschritts S7 an, daß das Ausgangssignal auf der mageren Seite bleibt. Dann wird im Schritt S10 der Feedbackregelwert CFB allmählich um den Regelgrad I erhöht. Außerdem wird, wenn das Ergebnis der im Schritt S7 ausgeführten, das Ausgangssignal des Sauerstoff(O₂)-Fühlers betreffenden Ermittlung bejahend ist, im nachfolgenden Schritt S11 ermittelt, ob das letzte Ausgangssignal vom Sauerstoff(O₂)-Fühler ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt. Wenn das Ermittlungsergebnis bejahend ist, ist damit deutlich, daß das Ausgangssignal des Sauerstoff(O₂)- Fühlers von mager nach fett gewechselt hat und dann wird ein Feedbackregelwert CFB auf einmal um den Regelgrad P verringert. Andererseits gibt ein negatives Ermittlungsergebnis im Schritt S11 an, daß das Ausgangssignal des Sauerstoff(O₂)-Fühlers auf der angereicherten oder fetten Seite bleibt. Dann wird der Feedbackregelwert CFB allmählich um den Regelgrad I verringert.

Nach der Änderung des Feedbackregelwerts CFB in einem der Schritte S9, S10, S12 und S13 wird eine Gesamtkraftstoffmenge TF berechnet, indem zur Grundkraftstoffmenge TB die Korrekturkraftstoffmenge TW und der Feedback­ regelwert CFB zusammen im Schritt S14 addiert werden. Danach wird im Schritt S15 ermittelt, ob der Zeitpunkt zum Einspritzen von Kraftstoff gekommen ist. Diese Abfrage wird wiederholt, bis der Einspritzzeitpunkt gekommen ist. Schließlich wird im Schritt S13 ein Einspritzsignal erzeugt, das den Kraftstoffinjektor Kraftstoff mit der Gesamtmenge TF einspritzen läßt.

Die folgende Beschreibung richtet sich auf die Diagnose eines verschlechterten Zustandes des Reinigungskatalysators 53. Während der Ausführung der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Feedbackregelung liefern die Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 und 54 Ausgangssignale, die sich ziemlich häufig umkehren, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. A bezeichnet die Anzahl der Wechsel- oder Umkehrvorgänge des Sauerstoff(O₂)-Fühlers 52, der stromaufwärts vom Reinigungskatalysator 53 liegt, und B bezeichnet die Anzahl der Wechsel- oder Umkehrvorgänge des Ausgangssignals des Sauerstoff(O₂)-Fühlers 54, der stromabwärts vom Reinigungskatalysator 53 liegt; ein Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B gibt das Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen der beiden Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 und 54 an. Gemäß Fig. 6 wird zum Zählen der Ausgangssignalwechsel dem Ausgangssignal eine Hysterese-Eigenschaft zwischen fettem und magerem Luft- Kraftstoff-Verhältnis erteilt. Insbesondere werden jeweils ein unterer und oberer Schwellenwert, von beispielsweise 0,5V und 0,4V eingestellt, die sich vom Mittelwert (0,45 V) unterscheiden. Die Luft-Kraftstoff-Mischung wird als fett beurteilt, wenn das Ausgangssignal höher als der obere Schwellenwert ist und als mager, wenn das Ausgangssignal kleiner als der untere Schwellenwert ist. Die Anwendung dieses oberen und unteren Schwellenwerts verhindert, daß hochfrequente Bestandteile im Ausgangssignal gezählt werden, die auftreten können, wenn das Ausgangssignal zwischen fetten und mageren Luft-Kraftstoff- Verhältnissen wechselt, und mit diesen Schwellenwerten wird eine genaue Erfassung des Ausgangssignalumkehrverhältnisses A/B erreicht. Solange der Reinigungskatalysator 53 normal arbeitet, nimmt dieses Ausgangssignalumkehr­ verhältnis A/B einen sehr großen Wert an. Andererseits wird mit fortschreitender Verschlechterung des Reinigungskatalysators 53, da sich die Anzahl der Umkehrvorgänge oder Wechsel des Ausgangssignals vom stromabwärts gelegenen Sauerstoff(O₂)-Fühler 54 erhöht, das Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B allmählich kleiner. Als Schwellenwert nimmt man z. B. ein Ausgangs­ signalumkehrverhältnis A/B, das sich einstellt, wenn der Wirkungsgrad des Reinigungskatalysators 53 als Ergebnis seiner Verschlechterung auf eine Reinigungsrate von annähernd 60% abgenommen hat und der Zustand des Reinigungskatalysators 53 wird als normal beurteilt, wenn ein effektives Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B größer als das Schwellenwertverhältnis ermittelt wird, und als unnormal, wenn das Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B kleiner als das Schwellenwertverhältnis ist. In dieser Ausführungsform wird zur Beurteilung der Verschlechterung des Reinigungskatalysators 53 lediglich ein unveränderliches Schwellenwertverhältnis eingestellt.

Gemäß Fig. 7 variiert der charakteristische Verlauf des Ausgangssignalumkehr­ verhältnisses A/B bezogen auf das Abgasreinigungsverhältnis des Reinigungs­ katalysators 53 übereinstimmend mit der Abgasmenge oder der Einlaßluftmenge. Genauer nimmt das Umkehrverhältnis A/B mit wachsender Abgasmenge auch bei gleichbleibendem Abgasreinigungsverhältnis grundsätzlich zu. Wie eine Kennlinie Z3 in Fig. 7 zeigt erfährt das Abgasreinigungsverhältnis bei großer Abgasmenge in Reaktion auf eine geringe Veränderung des Ausgangssignalumkehr­ verhältnisses A/B in einem Bereich kleiner Ausgangssignalumkehrverhältnisse, wo die Abgasreinigungsverhältnisse für die Unterscheidung zwischen normaler und verschlechterter Funktion zu untersuchen sind, eine signifikante Änderung. Aus diesem Grund ist es schwierig, einen Schwellenwert zur Beurteilung vorzugeben. Angesichts dieses Sachverhalts wird das Schwellenwertverhältnis bei großer Abgasmenge eingestellt und die Beurteilung des Normalzustandes des Reinigungskatalysators nur bei großer Abgasmenge ausgeführt. Umgekehrt zeigt, wie die Kennlinie Z1 in Fig. 7 veranschaulicht, das Abgasreinigungsverhältnis bei kleiner Abgasmenge eine signifikante Änderung in Reaktion auf eine geringe Änderung des Ausgangssignalumkehrverhältnisses A/B in einem Bereich großer Ausgangssignalumkehrverhältnisse, wo die Abgasreinigungsverhältnisse für eine Unterscheidung zwischen normaler und verschlechterter Funktion zu untersuchen sind. Auf dieser Grundlage wird das Schwellenwertverhältnis bei kleiner Abgasmenge eingestellt und auf dessen Basis die Verschlechterung des Reinigungskatalysators nur dann beurteilt, wenn die Abgasmenge klein ist. Wie eine Kennlinie Z2 in Fig. 7 zeigt, ändert sich, wenn die Abgasmenge mäßig ist, das Abgasreinigungsverhältnis in Reaktion auf Änderungen des Ausgangssignal­ umkehrverhältnisses A/B nur schwach und linear. Da das Abgasreinigungs­ verhältnis eine geringe Veränderung bei einer geringfügigen Veränderung im Ausgangssignalumkehrverhältnisses A/B im Bereich großer Ausgangssignal­ umkehrverhältnisse erfährt, wo die Abgasreinigungsverhältnisse zur Unterscheidung zwischen normaler und verschlechterter Funktion des Reinigungskatalysators zu untersuchen oder zu beurteilen sind, ist, wenn eine mäßige Abgasmenge vorliegt der Reinigungskatalysator dann definitiv sowohl hinsichtlich seiner Verschlechterung als auch seines Normalzustands zu beurteilen. Aus diesem Grund wird bei dieser Ausführungsform das Schwellenwertverhältnis auf einen Wert gesetzt, der die Durchführung einer Unterscheidung zwischen Normalfunktion und verschlechterter Funktion erlaubt. Als Ergebnis wird, wenn die Abgasmenge jeweils groß oder klein ist, nur die eine oder die andere Beurteilung (d. h. der Normalfunktion oder der Verschlechterung) ausgeführt. Wie Fig. 7 zeigt, wird bei einem Abgasreinigungsverhältnis von etwa 60% ein fester Schwellenwert THB für die Beurteilung des verschlechterten Zustandes des Reinigungskatalysators 53 eingestellt. Bei großen Abgasmengen wird die Normalfunktion des Reinigungskatalysators 53 festgestellt, wenn das Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B größer als das Schwellenwertverhältnis THB ist. Definitiv wird entschieden, daß der Reinigungskatalysator 53 normal arbeitet, wenn das Ausgangssignalumkehrverhältnisses A/B größer als ein Referenzschwellenwertverhältnis THS ist. Andererseits wird bei kleinen Abgasmengen die Verschlechterung des Reinigungskatalysators 53 festgestellt, wenn das Ausgangssignalumkehrverhältnisses A/B kleiner als das Schwellenwert­ verhältnis THB ist. Definitiv wird festgestellt, daß der Reinigungskatalysator 53 eine verschlechterte Wirkungsweise hat, wenn das Ausgangssignalumkehr­ verhältnisses A/B kleiner als ein Referenzschwellenwertverhältnis THD ist. Die Beziehung zwischen dem Abgasreinigungsverhältnis und dem Ausgangs­ signalumkehrverhältnis für sehr große Abgasmengen ist durch die Kennlinie Z4 in Fig. 7 veranschaulicht. In allen Fällen sehr großer Abgasmengen läßt sich nur schwer ein Schwellenwertverhältnis für die Diagnose der Verschlechterung des Reinigungskatalysators einstellen, so daß in diesen Fällen weder eine Beurteilung der Verschlechterung noch der Normalfunktion des Reinigungs­ katalysators ausgeführt wird.

Gemäß Fig. 8 wird ein Abgasmengenfeld durch Linien gleicher Menge in mehrere, in dieser Ausführungsform beispielsweise vier Abgasmengenzonen Z1 bis Z4 mit Parametern, d. h. der Motorlast und der Drehzahl eingeteilt. Die Kennlinien Z1-Z4 stellen typische Kennlinien dar, die jeweils den Abgasmengenzonen Z1-Z4 entsprechen. Die kleinste Abgasmengenzone Z1 ist als eine Zone definiert, wo der Reinigungskatalysator 53 möglicherweise nur schwer zu aktivieren ist und wird zur Unterbrechung der Diagnose der verschlechterten Funktion des Reinigungskatalysators verwendet.

Die Funktionsweise des Diagnosesystems zur Diagnose einer Verschlechterung oder von Fehlern des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Abgasreinigungs­ katalysators wird am besten aus den Fig. 9 und 10 verständlich, die zusammen ein Flußdiagramm darstellen, das ein Ablauf- oder Folgeprogramm für die Verschlechterungsdiagnose für den Abgasreinigungskatalysator veran­ schaulicht. Das Folgeprogramm wird als Interrupt-Routine in vorgegebenem Zyklus, z. B. alle 200 ms ausgeführt. Zu Beginn des im Flußdiagramm dargestellten Prozesses geht die Steuerung direkt zu einem Schritt R1, wo ermittelt wird, ob der Motor in einem Zustand arbeitet, der für die Ausführung einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Feedbackregelung geeignet ist. Dieser Zustand kann z. B. dadurch gekennzeichnet sein, daß die Temperatur des Motorkühlwassers oberhalb eines bestimmten Niveaus liegt und daß keine Forderung nach einer korrigierenden Erhöhung der dem Motor nach dem Anlassen zuzuführenden Kraftstoffmenge vorliegt. Wenn der Motor in dem Zustand der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Feedbackregelung arbeitet, wird nachfolgend im Schritt R2 ermittelt, ob der Motor innerhalb eines Betriebsbereichs für eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Feedbackregelung arbeitet. Diese Luft- Kraftstoffverhältnis-Feedbackregelungszone ist als eine Zone gekennzeichnet, in der der Motor bei kleinen oder mittleren Drehzahlen und mit Teillast arbeitet und schließt eine Zone unmittelbar nach dem Anlassen des Motors, eine Anreicherungszone, wo ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis, das fetter ist als das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis, zugeliefert wird und eine Verlangsamungszone mit unterbrochener Kraftstoffeinspritzung aus. Wenn der Motor innerhalb der Luft-Kraftstoffverhältnis-Feedbackregelungszone arbeitet, wird versucht, das Auftreten eines Fehlers der Ventile 24 und 27 im Kraftstoffabdampfsystem festzustellen, das bedeutet eine Blockierung des Regelventils 24 in offener Stellung und/oder eine Blockierung des Entlüf­ tungsventils 27 in geschlossener Stellung, wie dies zuvor beschrieben wurde.

Im Schritt R4 wird ermittelt, ob das Beurteilungsergebnis im Schritt R3 einen Fehler des Kraftstoffabdampfsystems angibt. Wenn kein Fehler des Kraftstoffabdampfsystems angezeigt ist, wird im Schritt R5 ermittelt, ob die Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 und 54 normal oder fehlerhaft arbeiten, beispielsweise aufgrund einer Leitungsunterbrechung. Wenn kein Fehler vorliegt, wird danach im Schritt R6 ermittelt, ob eine der Heizungen der Sauerstoff(O₂)-Fühler 52, 54 ausgefallen ist. Wenn keine Heizung ausgefallen ist, wird im Schritt R7 ermittelt, ob ein Fehler des Abgasrückführsystems (EGR) dahingehend aufgetreten ist, daß ein Abgasrückführventil wiederholt öffnet und schließt. Falls kein Fehler des Abgasrückführsystems ermittelt wurde, wird im Schritt R8 ermittelt, ob der Reinigungskatalysator 53 eine spezifische Aktiviertemperatur Tact angenommen hat. Die Temperatur des Reinigungskatalysators 53 kann mittels eines Temperaturfühlers direkt erfaßt oder andernfalls theoretisch abgeschätzt werden, wie es später im einzelnen beschrieben wird. Wenn der Reinigungskatalysator 53 annähernd aktiviert worden ist, wird im Schritt R9 ermittelt, ob eine bestimmte Zeitdauer von einem Übergangszeitpunkt des Motorbetriebs vergangen ist, und zwar von einer Betriebsbedingung mit abgeschalteter Kraftstoffeinspritzung zu einer Motorbetriebsbedingung, wo die Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen ist. Diese Zeitdauer wird als die Zeitdauer definiert, die der Reinigungskatalysator 53 benötigt, um von einem Zustand, in dem er wegen der abgeschalteten Kraftstoffinjektion zuviel Sauerstoff adsorbiert, in einen Zustand übergeht, in dem er nur mäßig Sauerstoff adsorbiert. Dafür sind beispielsweise ungefähr 4 bis 5 Sekunden typisch. Danach wird außerdem im Schritt R10 festgestellt, ob eine bestimmte Zeitdauer von einem Zeitpunkt vergangen ist, wo die Betriebs­ bedingung des Motors von einer Anreicherungszone in eine Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Feedbackregelzone übergeht. Diese Zeitdauer wird als die Zeitdauer definiert, die der Reinigungskatalysator 53 benötigt, um von einem Zustand, in dem er aufgrund einer angereicherten Luft-Kraftstoffmischung zuviel Sauerstoff adsorbiert, zu einem Zustand überzugehen, wo er nur mäßig Sauerstoff adsorbiert. Für diese Zeitdauer sind beispielsweise annähernd 2 s typisch. Nachdem die Zeitdauer vergangen ist, wird die Verschlechterungsdiagnose für den Reinigungskatalysator 53 durch die Schritte R11-R31 ausgeführt. In jedem Fall wird die Verschlechterungsdiagnose nicht ausgeführt, wenn die Ergebnisse der zuvor durchgeführten Ermittlungen negativ sind, und das im Flußdiagramm gezeigte Ablaufprogramm kehrt dann zum Schritt R1 zurück.

Zur Diagnose der Verschlechterung des Reinigungskatalysators 53 wird die Anzahl A der Umkehrvorgänge oder der Wechsel des Ausgangssignals vom Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 im Schritt R11 gezählt, und die Anzahl B der Umkehr­ vorgänge des Ausgangssignals vom Sauerstoff(O₂)-Fühler 54 wird danach im Schritt R12 gezählt. Im Schritt R13 wird ermittelt, ob die Anzahl A der Ausgangs­ signalumkehrvorgänge eine bestimmte Anzahl An erreicht hat, d. h. eine bestimmte Zeit ist vom Zeitpunkt zu Beginn des Zählvorgangs der Anzahl A der Umkehrvorgänge des Ausgangssignals vergangen. Diese Ermittlung wird wieder­ holt, bis die Anzahl A der Ausgangssignalumkehrvorgänge eine bestimmte Anzahl An erreicht hat. Danach wird ein Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B zwischen den Anzahlen A und B der Umkehrvorgänge der Ausgangssignale von den Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52 und 54 im Schritt R14 berechnet. Darauffolgend wird durch Absuchen des in Fig. 8 gezeigten Kennfeldes zwischen drei Zonen unterschieden, das sind die Zone Z1 mit der kleinsten Abgasmenge, die Zone Z2 mit mäßiger Abgasmenge sowie die Zonen großer Abgasmengen Z3 und Z4, die eine Zone Z3 mit mittelgroßer Abgasmenge und eine Zone Z4 mit der größten Abgasmenge umfassen. Diese Feststellung wird aufgrund eines Ausgangssignals vom Luftströmungsfühler SA ausgeführt (siehe Fig. 1). Im einzelnen wird im Schritt R22 ermittelt, ob die Menge des Abgases in die Zone Z1 für die kleinste Abgasmenge fällt. Wenn die Abgasmenge in die Zone Z1 kleinster Abgasmenge fällt, wird danach im Schritt R23 ermittelt, ob das Ausgangssignal­ umkehrverhältnis A/B kleiner als ein Schwellenwertverhältnis ist. Diese Ermittlung wird wiederholt, bis im Schritt R24 ein bejahendes Ergebnis zweimal aufeinanderfolgend sichergestellt ist. Wenn das bejahende Ergebnis zweimal sichergestellt ist, gibt dies an, daß der Reinigungskatalysator 53 eine funktionelle Verschlechterung erfahren hat. Darauf wird nach Abgabe einer Verschlechte­ rungswarnung in Form eines Fehlers im Schritt R25 und dem Speichern eines Fehlerkodes im Schritt R26 das im Flußdiagramm dargestellte Folgeprogramm beendet. Die im Schritt R23 ausgeführte Ermittlung kann öfter als zweimal wieder­ holt werden, um eine fehlerhafte Beurteilung der verschlechterten Wirkungsweise des Reinigungskatalysators 53 zu vermeiden. Es ist deutlich, daß die Beurteilung der normalen Funktion des Reinigungskatalysators 53 nicht in der Zone Z1 mit der kleinsten Abgasmenge ausgeführt wird.

Andererseits wird, wenn das Ermittlungsergebnis im Schritt R22 negativ ist, festgestellt, daß die Menge des Abgases aus der Mengenzone Z1 herausfällt, und dann wird im Schritt R27 eine weitere Ermittlung durchgeführt, ob die Menge des Abgases in die Zone Z2 für die mäßige Abgasmenge fällt. Wenn dies zutrifft, wird danach im Schritt R28 ermittelt, ob das Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B kleiner als das Schwellenwertverhältnis ist. Wenn das Ausgangs­ signalumkehrverhältnis A/B kleiner als das Schwellenwertverhältnis ist, wird dieser Ermittlungsschritt wiederholt, bis zweimal aufeinanderfolgend ein bestätigendes Ergebnis im Schritt R24 erkannt wird. Wenn das Ergebnis bestätigend ist, wird nach der Abgabe einer Verschlechterungswarnung als Fehler in Schritt R25 und nach Speicherung eines Fehlerkodes in Schritt R26 das im Flußdiagramm dargestellte Ablaufdiagramm beendet. Wenn das Ergebnis der das Ausgangssignalumkehrverhältnis betreffenden Ermittlung im Schritt R28 negativ ausfällt, ruft das im Flußdiagramm dargestellte Ablaufprogramm nach der Entscheidung im Schritt R31, daß der Reinigungskatalysator normal funktioniert, eine andere Ablaufroutine auf, in der keine Funktionsbeurteilung des Reinigungs­ katalysators 53 ausgeführt wird.

Wenn das die Abgasmengenzone Z2 für die mäßig große Abgasmenge betreffende Feststellungsergebnis negativ ist, wird im Schritt R29 ermittelt, ob die Abgasmenge in die Zone Z4 mit besonders großer Abgasmenge fällt. Wenn das Ergebnis bejahend ist, kehrt das Ablaufprogramm zurück für die Ausführung einer weiteren Routine, ohne eine Funktionsbeurteilung des Reinigungskatalysators 53 durchzuführen. Auf der anderen Seite wird, wenn das Ergebnis der im Schritt R29 ausgeführten Feststellung negativ ist, eine das Ausgangssignalumkehrverhältnis A/B betreffende Ermittlung im Schritt R30 ausgeführt. Wenn das Ergebnis negativ ist, kehrt das im Flußdiagramm dargestellte Ablaufprogramm zurück für die Ausführung einer weiteren Routine, ohne daß eine Funktionsbeurteilung des Reinigungskatalysator 53 ausgeführt wird. Andererseits wird, wenn das Ergebnis bejahend ist, die im Flußdiagramm dargestellte Ablaufroutine beendet, nachdem im Schritt R31 entschieden wurde, daß der Reinigungskatalysator normal funktioniert.

Fig. 11 zeigt schematisch einen 6-Zylinder-V-Motor, bei dem übereinstimmend mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Verschlechterungsdiagnose­ einrichtung für den Reinigungskatalysator vorgesehen ist. Der Motor besteht aus einer linken und einer rechten Zylinderbank 1L und 1R, die V-förmig in vorbestimmter Winkelrelation angeordnet sind. Diese linke und rechte Zylinderbank 1L und 1R haben einzelne Abgaskrümmer 61L und 61R, die jeweils miteinander verbunden sind und zu einem gemeinsamen Auspuffrohr 62 führen. Das gemeinsame Auspuffrohr 62 ist mit Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52 und 54 und mit einem zwischen diesen Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52 und 54 angeordneten Reinigungskatalysator 53 versehen. Während der Ausführung einer Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Feedbackregelung wird die zuzuführende Kraftstoffmenge auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 geregelt, der den Zylindern in der linken und rechten Zylinderbank 1L und 1R gemeinsam ist. In diesem Fall ist ein Wert, den man durch Division der maximalen Verdrängung des Motors (das ist die gesamte Abgasmenge sämtlicher Zylinder, wenn das Abgas auf einmal dem Reinigungskatalysator 53 zugeführt wird) durch das Fassungsvermögen des Reinigungskatalysators erhält, klein (kleiner als ein bestimmter Wert), da die Abgase von allen sechs Zylindern durch den Reinigungskatalysator 53 gehen. Folglich kann die Häufigkeit, mit der die Unterscheidung zwischen dem normalen Funktionszustand und dem verschlechterten Zustand ausgeführt wird, erhöht werden, indem man den Umfang der Zone Z3 mit der großen Abgasmenge verringert.

Fig. 12 zeigt einen 6-Zylinder-V-Motor, ähnlich dem in Fig. 11, der in Überein­ stimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Einrichtung zur Diagnose der Funktionsverschlechterung des Reinigungskatalysators hat. Der Motor besteht aus einer linken und rechten Zylinderbank 1L und 1R, die V-förmig unter einer vorbestimmten Winkelrelation angeordnet sind. Diese linke und rechte Zylinderbank 1L und 1R haben einzelne Abgaskrümmer 61L und 61R, die jeweils zu einem gemeinsamen Auspuffrohr 62 geführt sind. Diese diskreten Abgas­ krümmer 61L und 61R sind jeweils mit einem Sauerstoff(O₂)-Fühler 63L und 63R ausgestattet. Das gemeinsame Auspuffrohr 62 ist mit Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52 und 54 und einem zwischen diesen Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52 und 54 angeordneten Reinigungskatalysator 53 versehen. Die Sauerstoff(O₂)-Fühler 63L und 63R dienen nur zur Ausführung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Feedbackregelung jeweils unabhängig für die linke und rechte Zylinderbank 1L und 1R. Die Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 und 54 dienen nur zur Ausführung der Verschlechterungsdiagnose. In diesem Fall ist, da die Abgase von allen 6 Zylindern durch den Reinigungskatalysator 53 gehen, ein durch Division der maximalen Verdrängung des Motors (was die Gesamtmenge der von allen Zylindern ausgestoßenen Abgase ist, da sie alle zusammen durch den Reinigungskatalysator 53 gehen) durch das Fassungsvermögen des Reinigungs­ katalysators erhaltener Wert klein (kleiner als ein spezifischer Wert). Folglich läßt sich die Häufigkeit der Unterscheidung zwischen normaler Funktion und verschlechterter Funktion erhöhen, indem man das Ausmaß der Mengenzone Z3 für die große Abgasmenge verringert.

Fig. 13 zeigt einen 6-Zylinder V-Motor, der ebenfalls eine Einrichtung zur Diagnose der Funktionsverschlechterung des Abgasreinigungskatalysators über­ einstimmend mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hat. Der Motor besteht aus einer linken und rechten Zylinderbank 1L und 1R, die V-förmig unter einer vorbestimmten Winkelrelation angeordnet sind. Diese linke und rechte Zylinderbank 1L und 1R haben einzelne Abgaskrümmer 61L und 61R, die jeweils zu einem gemeinsamen Auspuffrohr 62 geführt sind. Diese diskreten Abgaskrümmer 61L und 61R sind jeweils mit Reinigungskatalysatoren 53L und 53R versehen (die dem Reinigungskatalysator 53 in Fig. 1 entsprechen). Das gemeinsame Auspuffrohr 62 ist mit einem Reinigungskatalysator 55 versehen, der dem Reinigungskatalysator 55 in Fig. 1 entspricht). Der Abgaskrümmer 61L für die linke Zylinderbank 1L ist zu beiden Seiten des Reinigungskatalysators 53L mit Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52L und 54L versehen (die den Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52 und 54 in Fig. 1 entsprechen), und der einzelne Abgaskrümmer 61R ist zu beiden Seiten des Reinigungskatalysators 53R mit Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52R und 54R versehen (die den Sauerstoff(O₂)-Fühlern 52, 54 in Fig. 1 entsprechen). Die Verschlechterungsdiagnose wird für den Reinigungskatalysators 53L unter Verwendung der Sauerstoff(O₂)-Fühler 52L und 54L und für den Reinigungs­ katalysators 53R unter Verwendung der Sauerstoff(O₂)-Fühler 52R und 54R ausgeführt. Außerdem wird die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Feedbackregelung jeweils unabhängig für die linke und rechte Zylinderbank 1L und 1R unter Einsatz der jeweiligen Sauerstoff(O₂)-Fühler 52L und 52R ausgeführt. Hier läßt sich, da die Reinigungskatalysatoren 53L, 53R aufgrund von Entwurfsbeschränkungen ein geringes Fassungsvermögen und eine geringe Temperaturaktivität haben und folglich der Wert oder das Verhältnis der maximalen Verdrängung des Motors relativ zum Fassungsvermögen des Reinigungskatalysators groß ist, eine präzise Unterscheidung zwischen normaler Funktion und verschlechterter Funktion durch Ausdehnen der Abgasmengenzone Z3 für die großen Abgasmengen für eine Normalitätsbeurteilung bei kleiner Motordrehzahl und kleiner Last oder andererseits durch Verringerung oder Beseitigung des Ausmaßes der Abgasmengenzone Z1 mit den kleinsten Abgasmengen erreichen. Außerdem lassen sich die Reinigungskatalysatoren 53L und 53R bezüglich ihrer normalen oder verschlechterten Funktion präzise diagnostizieren, indem man den Schwellenwert des Ausgangssignalumkehrverhältnisses (A/B) für die Verschlechterungsdiagnose klein macht.

Fig. 14 veranschaulicht eine externe Verschlechterungsdiagnoseapparatur 71, die z. B. in einem Reparaturbetrieb installiert ist, und die einen zur Ausführung der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Verschlechterungsdiagnoseroutine programmierten Computer hat. Die externe Verschlechterungsdiagnoseapparatur 71 hat einen Koppler 72, der sich mit einer im Kraftfahrzeug 200 eingebauten Steuereinheit 100 verbinden läßt (siehe Fig. 3). Die zur Ausführung der Verschlechterungsdiagnose des Reinigungskatalysators dienenden Datensignale werden der Apparatur 71 von der Steuereinheit 100 durch den Koppler 72 übertragen. Im Reparaturbetrieb wird der Motor eines Kraftfahrzeugs 200, das eine zur Ausführung der Verschlechterungsdiagnoseroutine gem. den Fig. 9 und 10 programmierten Computer haben kann oder auch nicht, automatisch oder manuell betrieben, um so den Anforderungen für die Verschlechterungsdiagnose zu genügen.

Fig. 15 zeigt ein Abgasrückführsystem (EGR), dessen Fehlerdiagnose durch das Folgeprogramm der Verschlechterungsdiagnose für den Reinigungskatalysator im Schritt R7 ausgeführt wird. Wie dargestellt, ist ein Abgasrückführrohr 81, durch das das Einlaßrohr 2 mit dem Auslaßrohr 51 verbunden ist, mit einem Abgasrück­ führventil 82 versehen. Das Abgasrückführrohr 51 hat ein von ihm abzweigendes Zweigrohr 83, das einen Druckfühler 84 und ein Schaltventil 85 hat. Durch das Schaltventil 85 wird der Druckfühler 84 zur wahlweisen Erfassung des Atmos­ phärendrucks sowie des Drucks im Abgasrückführrohr 81 aktiviert. In einem Zustand, wo der Druckfühler 84 den Druck im Abgasrückführrohr 81 erfaßt öffnet und schließt das Abgasrückführventil 82 wiederholt mehrere Male, beispielsweise fünfmal, wenn der Motor unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet. Immer wenn das Abgasrückführventil 82 öffnet und schließt, erfaßt der Druckfühler 84 eine Druckänderung im Abgasrückführrohr 81. Eine mittlere Druckänderung wird mit einem Schwellenwert verglichen, um eine Blockierung des Abgasrückführ­ ventils 82 zu erfassen. Schon bei einer geringen mittleren Druckänderung kann man auf eine Blockierung des Abgasrückführventils 82 schließen.

Während des Leerlaufs wird eine Fehlerdiagnose für das Schaltventil 85 vor der Diagnose des Abgasrückführventils 82 ausgeführt. Während des Schaltens des Druckfühlers 84 zwischen der Erfassung des Drucks im Abgasrückführrohr 81 (erster Druck) und des Atmosphärendrucks (zweiter Druck) wird eine Druck­ differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck mit einem bestimmten Druckschwellenwert verglichen. Das Schaltventil 85 wird als fehlerhaft beurteilt, wenn die Druckdifferenz beträchtlich kleiner ist als der bestimmte Druck­ schwellenwert. Außerdem kann man die Fehlerdiagnose bei kalten Umgebungs­ bedingungen ignorieren, wenn z. B. die Einlaß-Lufttemperatur geringer als 10°C ist, da sich hier nur eine ungenaue Beurteilung eines Fehlers des Schaltventils 85 ausführen läßt.

Wie zuvor erwähnt, kann die Temperatur des Reinigungskatalysators 73 anstatt der direkten Erfassung mittels eines Temperaturfühlers theoretisch abgeschätzt werden. Für diesen Zweck wird die aktuelle Temperatur Tn durch folgende Formel berechnet:

Tn = T_(n-1) + Kg × Kw × (Tm-T_(n-1))

worin Tn die aktuelle Temperatur des Reinigungskatalysators;
T_(n-1) die Temperatur des Reinigungskatalysators unmittelbar zuvor;
Tm die aus einem Kennfeld gelesene Temperatur des Reinigungs­ katalysators;
Kg ein Korrekturfaktor (Kg<1) proportional zu der der Einlaßluftmenge entsprechenden Abgasmenge; und
Kw ein Korrekturfaktor (Kw<1) proportional zur Motorkühlwassertemperatur sind.

Diese Berechnung wird in jeder Sekunde periodisch wiederholt.

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, läßt sich die aus dem Kennfeld gelesene Temperatur Tm auf der Grundlage der Motordrehzahl und eines Ladewerts (dies ist ein Wert aus der Einlaßluftmenge dividiert durch die Motordrehzahl) als Parameter ermitteln und kann als geschätzte Gastemperatur im stationären Zustand verwendet werden. Diese Temperatur aus dem Kennfeld wächst mit wachsender Motordrehzahl und der Lademenge der Einlaßluft. Zu Beginn der Schätzung der Temperatur Tn wird die Temperatur des Kühlwassers als Katalysatortemperatur T_(n-1) zum unmittelbar vorangehenden Zeitpunkt verwendet. Das zweite Glied (Kg × Kw × (Tm-T_(n-1)) der Formel gibt eine Erhöhung der Katalysatortemperatur gegenüber der letzten Temperatur an.

Fig. 17 zeigt Zonen, die mit der Abgasmenge und dem Ausgangssignalumkehr­ verhältnis als Paramenter definiert sind, um eine normale und verschlechterte Funktion des Reinigungskatalysators 53 auf der Basis eines festgelegten Schwellenwerts zu unterscheiden. Die Zone normaler Funktion bedeckt Ausgangssignalumkehrverhältnisse A/B, die größer sind als der Schwellenwert. Die Zone der Verschlechterung bedeckt Ausgangssignalumkehrverhältnisse A/B, die kleiner sind als der Schwellenwert. Die normale Zone geht bis zu maximalen Abgasmengen und bedeckt abgasmengenmäßig mehr, als die Zone mit verschlechterter Funktion abdeckt.

In der obigen Ausführungsform kann der Schwellenwert THB (siehe Fig. 7) für die Unterscheidung zwischen der normalen und verschlechterten Funktion des Reinigungskatalysators 53 so geändert werden, daß er mit erhöhter Abgasmenge in allen Mengenzonen größer wird, um wenigstens eine der Diagnosen der normalen und verschlechterten Funktion ausführen zu können. Andernfalls kann der Schwellenwert nur in der Abgasmengenzone Z2 zur Ausführung sowohl der Diagnose der Normalfunktion als auch der verschlechterten Funktion geändert werden und in anderen Mengenzonen, das sind die Zonen Z1 und Z3 fest bleiben. Die Veränderung des Schwellenwerts wird beispielsweise nach dem Zählen der Anzahl A der Umkehrvorgänge oder Wechsel des Ausgangssignals vom Sauerstoff(O₂)-Fühler 52 im Schritt R11 in der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Verschlechterungsdiagnoseroutine ausgeführt.

Die bevorzugte Ausführung erkennt die normale Funktion des Reinigungskatalysators ausschließlich in der Zone für große Abgasmengen eines Motors, dessen Verhältnis der maximalen Verdrängung relativ zum Fassungsvermögen des Abgasreinigungskatalysators kleiner als ein bestimmtes Verhältnis ist. Außerdem ist es wünschenswert, die Diagnose des verschlechterten Zustands nur in der Zone für kleine Abgasmengen bei einem solchen Motor auszuführen, dessen Verhältnis der maximalen Abgasmenge, die durch den Reinigungskatalysator strömt, relativ zur Kapazität des Reinigungskatalysators kleiner als ein spezifischer Wert ist.

Eine Forderung, sowohl die Erkennung des Normalzustandes als auch des verschlechterten Zustands in der Zone mit großer Abgasmenge auszuführen, kann durch einen Reinigungskatalysator großen Fassungsvermögens erfüllt werden. Beispielsweise ist, wenn der 6-Zylinder-V-Motor in Fig. 13 eine maximale Verdrängung von 2500 ccm hat, für die Reinigungskatalysatoren 53L, 53R für jede Zylinderbank 1L, 1R ein Fassungsvermögen von mehr als 600 ccm ausreichend, was etwa 50% der maximalen, durch die Reinigungskatalysatoren 53L, 53R strömenden Abgasmenge (annähernd 1250 ccm) ist. In einem solchen Fall können die Reinigungskatalysatoren 53L, 53R dieses großen Fassungsvermögens, da sie nur schwer im Motorraum des Fahrzeugs einzubauen sind, unter dem Fahrzeugboden eingebaut werden. Obwohl die Verwendung von Reinigungskatalysatoren geringen Fassungsvermögens hinsichtlich einer ausgedehnten Mengenzone für die Unterscheidung zwischen normalem und verschlechtertem Zustand in Richtung auf die kleinere Mengenzone zu bevorzugen sind, sind jedoch diese Reinigungskatalysatoren hinsichtlich ihrer Reinigungswirkung unerwünscht.

Die Abgasmenge kann in zwei Mengenzonen unterteilt werden, die wenigstens eine Standardmengenzone zur Ausführung der Unterscheidung zwischen normaler und verschlechterter Funktion des Reinigungskatalysators enthalten. Die andere Mengenzone kann entweder zur Erkennung der normalen Funktion oder zur Erkennung der verschlechterten Funktion vorgesehen sein. Eine Selektion hinsichtlich des Verhältnisses des Fassungsvermögens des Reinigungskatalysators relativ zu der maximalen durch den Katalysator fließenden Abgasmenge ist zu bevorzugen.

Es ist selbstverständlich, daß diese Erfindung in verschiedener Weise mit verschiedenen Änderungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die den einschlägigen Fachleuten klar sind, ohne vom Umfang der in den nachfolgenden Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.

Claims (21)

1. Diagnosesystem zur Diagnose von Funktionszuständen eines abgasreinigenden Katalysators (53), der im Abgassystem eines Motors eingebaut ist, basierend auf dem Vergleich eines Wertes, der von einem Verhältnis A/B der Frequenzen der Umkehrvorgänge von Ausgangssignalen von Sauerstoff(O₂)- Fühlern abhängt, die an entgegengesetzten Seiten des Abgasreinigungs­ katalysators (53) angeordnet sind mit einem Schwellenwert (THB), dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatordiagnosesystem aufweist:

• - Motorbetriebsbedingungserfassungsmittel (SA, SG, 52, 54, 23, S₁-S₄), die eine Motorbetriebsbedingung erfassen,
• - Abgasmengenerfassungsmittel (SA) zur Erfassung eines Wertes, der von einer durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgasmenge abhängt, und
• - Diagnosemittel (100), die eine Unterscheidung eines Normalzustandes und einer Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators in einer vorgegebenen Standardmengenzone (Z2) treffen, wo der Mengenwert einen spezifischen Wert annimmt und eine Diagnose des Normalzustandes des Abgas­ reinigungskatalysators innerhalb einer vorgegebenen Zone (Z3) großer Menge ausführen, die oberhalb und außerhalb der vorgegebenen Standard- Mengenzone (Z2) liegt.

2. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosemittel (100) die Diagnose des Normalzustandes und des verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimmten Zone (Z4) mit besonders großer Abgasmenge unterbrechen, die oberhalb und außerhalb der vorbestimmten Zone (Z3) großer Menge liegt.

3. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert (THB) trotz einer sich ändernden Abgasmenge fest ist.

4. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert (THB) übereinstimmend mit einer sich verändernden Abgasmenge variabel ist.

5. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abgasreinigungskatalysator (53) näher am Motor angeordnet ist als ein anderer im Abgassystem eingebauter Abgasreinigungskatalysator (55).

6. Katalysatordiagnosesystem für die Diagnose von Funktionszuständen eines Abgasreinigungskatalysators, der in einem Abgassystem eines Motors eingebaut ist, auf der Grundlage eines Vergleichs eines Werts, der von einem Frequenzverhältnis (A/B) der Umkehrvorgänge von Ausgangssignalen von an entgegengesetzten Seiten des Abgasreinigungskatalysators (53) eingebauten Sauerstoff(O₂)-fühlern abhängt, mit einem Schwellenwert (THB), wobei ein Verhältnis der maximalen Verdrängung des Motors relativ zum Fassungs­ vermögen des Abgasreinigungskatalysators (53) kleiner als ein spezifischer Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatordiagnosesystem aufweist:

• - Abgasmengenerfassungsmittel (SA) zur Erfassung eines Mengenwertes, der von der durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgasmenge abhängt, und
• - Diagnosemittel (100), die eine Unterscheidung eines Normalzustandes und eines verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimmten Standard-Mengenzone (Z2), wo der Mengenwert einen spezifischen Wert annimmt, und außerdem eine Diagnose eines Normalzustandes des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimm­ ten Zone (Z3) großer Menge oberhalb und außerhalb der vorgegebenen Standard-Mengenzone (Z2) ausführen.

7. Katalysatordiagnosesystem zur Diagnose von Funktionszuständen eines Abgasreinigungskatalysators (53), der in einem Abgassystem eines Motors ein­ gebaut ist, auf der Grundlage eines Vergleichs eines Werts, der von einem Frequenzverhältnis (A/B) der Umkehrvorgänge von Ausgangssignalen von an entgegengesetzten Seiten des genannten Abgasreinigungskatalysators eingebau­ ten Sauerstoff(O₂)-Fühlern (52, 54) abhängt, mit einem Schwellenwert (THB), wobei ein Verhältnis der maximalen Verdrängung des Motors relativ zu einem Fassungsvermögen des Abgasreinigungskatalysators kleiner als ein spezifischer Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatordiagnosesystem aufweist:

• - Abgasmengenerfassungsmittel (SA) zur Erfassung eines von der Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases abhängigen Wertes, und
• - Schwellenwertvariationsmittel (100) zur Veränderung des Schwellenwerts (THB) in Übereinstimmung mit Veränderungen des genannten Mengenwertes.

8. Katalysatordiagnosesystem für die Diagnose von Funktionszuständen eines in einem Abgassystem eines Motors eingebauten Abgas­ reinigungskatalysators auf der Grundlage eines Vergleichs eines Werts, der von einem Frequenzverhältnis (A/B) der Umkehrvorgänge von Ausgangssignalen von an entgegengesetzten Seiten des Abgasreinigungskatalysators (53) eingebauten Sauerstoff(O₂)-Fühlern (52, 54) abhängt, mit einem Schwellenwert, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatordiagnosesystem aufweist:

• - Abgasmengenerfassungsmittel (SA) zur Erfassung eines von der Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator fließenden Abgases abhängigen Wertes, und
• - Diagnosemittel (100), die eine Unterscheidung eines Normalzustandes und eines verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators (53) innerhalb einer vorbestimmten Standard-Mengenzone (Z2), wo der Mengenwert einen spezifischen Wert annimmt, und eine Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimmten Zone (Z1) kleiner Abgasmenge unterhalb und außerhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone (Z2) ausführen.

9. Katalysatordiagnosesystem für die Diagnose von Funktionszuständen eines in einem Abgassystem eines Motors eingebauten Abgasreinigungs­ katalysators (53) auf der Grundlage eines Vergleichs eines Werts, der von einem Frequenzverhältnis (A/B) der Umkehrvorgänge von Ausgangssignalen von an gegenüberliegenden Seiten des Abgasreinigungskatalysators (53) eingebauten Sauerstoff(O₂)-Fühlern (52, 54) abhängt, mit einem Schwellenwert, wobei ein Verhältnis der maximalen Verdrängung des Motors relativ zum Fassungs­ vermögen des Abgasreinigungskatalysators kleiner als ein spezifischer Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatordiagnosesystem aufweist:

• - Abgasmengenerfassungsmittel (SA) zur Erfassung eines Wertes, der von der Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases abhängt, und
• - Diagnosemittel (100), die eine Unterscheidung eines Normalzustandes und eines verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators (53) innerhalb einer vorbestimmten Standard-Mengenzone (Z2), wo der Mengenwert einen spezifischen Wert annimmt, und eine Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer vorbestimmten Zone (Z1) kleiner Menge unterhalb und außerhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone (Z2) ausführen.

10. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abgasreinigungskatalysator in einem Abgaskanal (62) des Abgassystems außerhalb eines Motorraums eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

11. Katalysatordiagnosesystem für die Diagnose von Funktionszuständen eines in einem Abgassystem eines Motors eingebauten Abgasreinigungs­ katalysators (53) auf der Grundlage eines Vergleichs eines Werts, der von einem Frequenzverhältnis (A/B) der Umkehrvorgänge von Ausgangssignalen von an entgegengesetzten Seiten des Abgasreinigungskatalysators (53) angeordneten Sauerstoff(O₂)-Fühlern (52, 54) abhängt, mit einem Schwellenwert, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatordiagnosesystem aufweist:

• - Abgasmengenerfassungsmittel (SA) zur Erfassung eines Wertes, der von der Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgases abhängt, und
• - Diagnosemittel (100), die eine Unterscheidung eines Normalzustandes und eines verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators (53) innerhalb einer vorbestimmten Standard-Mengenzone (Z2), wo der Mengenwert einen spezifischen Wert annimmt, und eine Diagnose eines Normalzustandes des Abgasreinigungskatalysators innerhalb einer Zone (Z3) großer Menge, die oberhalb und außerhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone liegt, und außerdem eine Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators (53) innerhalb einer vorbestimmten Zone (Z1) kleiner Menge ausführen, die unterhalb und außerhalb der vorbestimmten Standard-Mengenzone (Z2) liegt.

12. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosemittel (100) die Diagnose eines Normalzustandes und eines verschlechterten Zustandes des Abgasreinigungskatalysators in einer vorbe­ stimmten Zone (Z4) mit besonders großer Abgasmenge aussetzten, die außerhalb und oberhalb der vorbestimmten Zone (Z3) großer Menge liegt.

13. Katalysatordiagnosesystem für die Diagnose von Funktionszuständen eines in einem Abgassystem eines Motors eingebauten Abgasreinigungs­ katalysators (53) auf der Grundlage von Ausgangssignalen von an entgegengesetzten Seiten des Abgasreinigungskatalysators angeordneten Sauerstoff(O₂)-fühlern, gekennzeichnet durch

• - Abgasmengenerfassungsmittel (SA) zur Erfassung eines Wertes, der von der Menge des durch den Abgasreinigungskatalysator (53) strömenden Abgases abhängt, und
• - Diagnosemittel (100), die eine von mehreren vorbestimmten Mengenzonen (Z1-Z4) festlegen, in die der Mengenwert fällt, und übereinstimmend mit der jeweiligen vorbestimmten Mengenzone (Z1-Z4) eine Bedingung ändern, mit der eine Diagnose des Funktionszustandes des Abgasreinigungskatalysators ausgeführt wird.

14. Katalysatordiagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosemittel (100) die Diagnose der Funktionszustände des genannten Abgasreinungskatalysators nach der Erkennung seines normalen Funktionszustandes beenden.

15. Katalysatordiagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosemittel (100) die Diagnose eines Verschlechterungszustandes des Abgasreinigungskatalysators (53) bis zum Ablauf einer bestimmten Zeitdauer von einem Übergang der Motorbetriebs­ bedingung von einer Anreicherungszone, wo ein Luft-Kraftstoffverhältnis kleiner als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis ist, zu einer Feedback- Regelungszone aussetzen, wo eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Feedbackregelung auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Sauerstoff(O₂)-fühler ausgeführt wird.

16. Katalysatordiagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosemittel die Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators während einer Ausführung einer Fehlerdiagnose eines Abgasrückführungssystems, bei dem das Abgasrückführventil offen geblieben ist, unterbrechen.

17. Katalysatordiagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosemittel die Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators bis zum Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer von einem Übergang der Motorbetriebsbedingung von einer Kraftstoffunterbrechungs­ zone, wo die Kraftstoffeinspritzung in den Motor unterbrochen wird, zu einer Feedback-Regelzone, wo eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Feedbackregelung auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Sauerstoff(O₂)-Fühler ausgeführt wird, unterbrechen.

18. Katalysatordiagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators aufweist, und daß die Diagnose­ mittel die Diagnose der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators unterbrechen, wenn die Temperatur kleiner als eine zur Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators notwendige Temperatur ist.

19. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasreinigungskatalysator (53L, 53R) in einem Abgaskrümmer (61L, 61R) des Abgassystems (61) angeordnet ist.

20. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert (THB) trotz Veränderung in der Abgasmenge fest ist.

21. Katalysatordiagnosesystem nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert (THB) übereinstimmend mit Veränderungen der Abgasmenge verändert wird.