DE4101616A1

DE4101616A1 - Einrichtung zum messen von katalysator-reinigungsfaktoren

Info

Publication number: DE4101616A1
Application number: DE4101616A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nakane; Katsuhiko Nakabayashi; Noriaki Kurita
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1991-08-14
Also published as: US5154055A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen des Reinigungsfaktors eines Katalysators, der in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine zum Reinigen der Abgase derselben angeordnet ist.

Als herkömmliche Katalysator-Reinigungsfaktor-Meßeinrichtung ist (beispielsweise aus der US-PS 39 69 932) eine Einrich tung bekannt, die derart gestaltet ist, daß Sauerstoffsenso ren an Stellen stromauf und stromab des Katalysators an geordnet sind, und der Reinigungsfaktor des Katalysators aus Ansprechverzögerungszeiten der Sauerstoffsensoren ermit telt wird.

Bei dieser Einrichtung nach dem Stand der Technik bestehen jedoch folgende Probleme: Die Ansprechverzögerungszeit enthält eine Ansprechzeit des Sauerstoffsensors selbst. Diese Ansprechzeit ist bei den jeweiligen Sauerstoffsensoren unterschiedlich. Ferner ändert sich die Ansprechzeit infolge von mit der Zeit auftretenden Änderungen der Eigenschaften des Sauerstoffsensors. Aus diesen Gründen ist es unmöglich oder zumindest sehr schwierig, den Reinigungsfaktor eines Katalysators mit zufriedenstellender Genauigkeit allein von der Ansprechverzögerungszeit ausgehend zu ermitteln.

Der Erfindung liegt infolgedessen die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die das Messen des Reinigungsfak tors eines Katalysators für das Reinigen von Abgasen einer Brennkraftmaschine mit verbesserter Genauigkeit ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Katalysator- Reinigungsfaktor-Meßeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Meßein richtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Funktionsblockdarstellung, die den allgemeinen Aufbau einer Katalysator-Reinigungsfak tor-Meßeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Brennkraftma schinensystem, in dem die Meßeinrichtung gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel verwendet ist.

Fig. 3 ist ein Kennliniendiagramm zur grafi schen Darstellung des Zusammenhangs zwischen einem Reini gungsfaktor α des Dreifachkatalysators und einem Sauerstoff speichervolumen desselben.

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm von Ausgangssig nalen eines ersten und eines zweiten Sauerstoffsensors, die in dem in Fig. 2 gezeigten System verwendet sind.

Fig. 5 und 6 sind Ablaufdiagramme zur Erläu terung der Funktion der Reinigungsfaktor-Meßeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 ist ein Kennliniendiagramm, das eine Drehzahl/Last-Kennlinie zeigt.

Fig. 8 ist ein Kennliniendiagramm einer Abgasverzögerungszeit.

Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine für das Verarbeiten eines Rückkopplungskorrekturkoeffizien ten mittels eines Computers, der in der Meßeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel enthalten ist.

Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm, das den zeitli chen Ablauf der Verarbeitung des Rückkopplungskorrekturkoef fizienten zeigt.

Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm einer zweiten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungsregelroutine für das Berechnen einer Verzögerungszeit aus dem Rückkopplungskor rekturkoeffizienten mittels des Computers.

Fig. 12 ist ein Zeitdiagramm, das durch die Verarbeitung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten einzu stellende Änderungen hinsichtlich einer Fett-Verzögerungs zeit und einer Mager-Verzögerungszeit zeigt.

Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm einer von dem Computer ausgeführten Brennstoffeinspritzzeit-Bestimmungs routine.

Fig. 14 ist ein Kennliniendiagramm zur grafi schen Darstellung der Abhängigkeit einer Abweichung zwischen einer ersten und einer zweiten Ansprechverzögerungszeitdif ferenz von dem Katalysator-Reinigungsfaktor mit einer Rück kopplungsregelperiode als Parameter.

Fig. 15 ist ein Kennliniendiagramm zur Dar stellung des Zusammenhangs zwischen dem Gütegrad einer Emissionsbegrenzung und der Rückkopplungsregelperiode bei der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungsregelung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau der Reinigungsfaktor-Meßeinrichtung gemäß einem Ausführungsbei spiel in Form von Funktionsblöcken für eine Brennkraftma schine 1, einen Katalysator 15, einen ersten Luft/Brennstoff- Verhältnissensor 16, einen zweiten Luft/Brennstoff-Ver hältnissensor 18, eine Ansprechverzögerungszeitdifferenz- Erfassungseinrichtung 21 und eine Reinigungsfaktor-Ermitt lungseinrichtung 22.

Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Brennkraftmaschinensystem mit der in Fig. 1 dargestellten Meßeinrichtung. Gemäß Fig. 2 ist in einem Ansaugluftdurchlaß 2 einer Brennkraftmaschine 1 ein Luftströmungsmesser 3 angeordnet. Der Luftströmungsmes ser 3 ist zum direkten Messen der über einen Luftfilter 4 eingeleiteten Ansaugluftmenge ausgelegt. Ferner ist in dem Ansaugluftdurchlaß 2 eine Drosselklappe 6 angeordnet, die entsprechend der Betätigung eines Fahrpedals 5 durch den Fahrer geöffnet oder geschlossen wird, um dadurch die der Maschine 1 zugeführte Ansaugluftmenge einzustellen. An jedem Maschinenzylinder ist ein Brennstoffeinspritzventil 8 für das Zuführen von Brennstoff unter Druck aus einem Brenn stoffzuführsystem 7 zu einer Einlaßöffnung der Maschine angebracht.

In einem Verteiler 9 sind ein Bezugsstellungssensor 10 zum Erzeugen eines Bezugsstellung-Erfassungssignals bei jedem Kurbelwinkel von 720° und ein Kurbelwinkelsensor 11 zum Erzeugen eines Kurbelwinkel-Erfassungssignals bei jedem Kurbelwinkel von 30° angebracht.

Ferner ist in einem Kühlmantel 12 des Maschinenzylinder blocks ein Wassertemperatursensor 13 zum Erfassen der Kühl wassertemperatur angebracht.

Andererseits enthält ein Abgassystem einen katalytischen Dreiwege- bzw. Dreifachumsetzer, nämlich einen Katalysator 15, der zum Reinigen der Abgase durch gleichzeitiges Besei tigen der darin enthaltenen Schadstoffkomponenten HC, CO und NO_x stromab eines Abgassammlers 14 angeordnet ist, einen als erster Luft/Brennstoff-Verhältnissensor wirkenden ersten Sauerstoffsensor 16, der an einer Stelle stromauf des Kata lysators 15, nämlich in dem Abgassammler 14 angeordnet ist, und einen als zweiter Luft/Brennstoff-Verhältnissensor wirkenden zweiten Sauerstoffsensor 18, der in einem Auspuff rohr 17 an einer Stelle stromab des Katalysators 15 angeord net ist. Bekanntermaßen arbeiten der erste und der zweite Sauerstoffsensor 16 und 18 jeweils derart, daß sie unter schiedliche Ausgangsspannungen in Abhängigkeit davon abge ben, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis im Vergleich zu dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis "mager" oder "fett" ist.

Mit 19 ist eine Warnvorrichtung bezeichnet, die eine Warn meldung für den Fahrer abgibt, wenn ein Reinigungsfaktor α des Katalysators 15 kleiner als ein vorbestimmter Wert wird.

Eine elektronische Steuereinheit 20 ist beispielsweise durch einen Mikrocomputer gebildet und enthält einen Analog/Digi tal-Wandler (A/D) 101, eine Eingabe/Ausgabe-Einheit (I/O) 102, eine Zentraleinheit (CPU) 103, einen Festspeicher (ROM) 104, einen Schreib/Lesespeicher (RAM) 105, einen Datensiche rungs-Schreib/Lesespeicher (BRAM) 106, einen Taktgenerator 107 usw.

Die elektronische Steuereinheit 20 berechnet eine Grund- Brennstoffeinspritzmenge als eine Funktion einer mittels des Luftströmungsmessers 3 erfaßten Ansaugluftmenge Q_a, einer mittels des Wassertemperatursensors 13 erfaßten Kühlwasser temperatur THW, einer Drehzahl NE, die gemäß dem Kurbelwin kel-Erfassungssignal aus dem Kurbelwinkelsensor 11 berechnet wird, usw. Dann wird eine Brennstoffeinspritzmenge TAU durch Korrigieren der Grund-Brennstoffeinspritzmenge entsprechend den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Sauerstoff sensors 16 und 18 derart bestimmt, daß der Reinigungsfaktor α des Katalysators 15 maximal wird. Drauffolgend wird über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 102 dem Brennstoffeinspritzven til 8 ein der Brennstoffeinspritzmenge TAU entsprechendes Steuersignal zugeführt.

Die elektronische Steuereinheit 20 enthält ferner einen Abwärtszähler 108, ein Flipflop 109 und eine Treiberschal tung 110 für das Steuern des Brennstoffeinspritzventils 8. Im einzelnen wird dann, wenn durch das Ausführen einer nachfolgend beschriebenen Routine die Brennstoffeinspritz menge TAU berechnet ist, diese in dem Abwärtszähler 108 voreingestellt, wobei zugleich das Flipflop 109 gesetzt wird. Im Ansprechen hierauf schaltet die Treiberschaltung 110 das Brennstoffeinspritzventil 8 ein. Dann zählt der Abwärtszähler 108 die von einem nicht gezeigten Taktgenera tor erzeugten Taktimpulse. Wenn der Übertragausgang des Abwärtszählers 108 den logischen Pegel "1" annimmt, wird das Flipflop 109 rückgesetzt, wodurch die Treiberschaltung 110 das Einschalten des Brennstoffeinspritzventils 8 beendet bzw. dieses ausschaltet. Auf diese Weise wird das Brenn stoffeinspritzventil 8 während einer der Brennstoffein spritzmenge TAU entsprechenden Einspritzperiode betätigt, wodurch einer Verbrennungskammer der Maschine 1 der Brenn stoff in einer der Brennstoffeinspritzmenge TAU entsprechen den Menge zugeführt wird.

Es wird nun das Messen des Reinigungsfaktors α des Katalysa tors 15 erläutert.

Die Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Reinigungs faktor α des Katalysators 15 und einem Sauerstoffspeichervo lumen V₀₂ desselben. Das Sauerstoffspeichervolumen V₀₂ des Katalysators 15 kann aus einer nachfolgend als Ansprechver zögerungszeitdifferenz bezeichneten Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Sauerstoffsensor 16 und 18, die jeweils stromauf bzw. stromab des Katalysators 15 angeordnet sind, hinsichtlich der Ansprechverzögerungszeit (Ts in Fig. 4) ermittelt werden.

Falls Sauerstoff bei einem Zustand strömt, bei dem überhaupt kein Sauerstoff in dem Katalysator 15 gespeichert ist (nämlich bei einem angereicherten Zustand), kann auf nach stehend beschriebene Weise eine Ansprechverzögerungszeitdif ferenz Ts zwischen dem ersten und dem zweiten Sauerstoffsen sor 16 und 18 ermittelt werden. Eine Ansprechverzögerungs zeit TF zwischen dem Zeitpunkt einer Änderung des der Ma schine 1 zugeführten Gemisches von einem fetten Zustand zu einem mageren Zustand und dem Zeitpunkt einer Änderung des Ausgangssignals des ersten Sauerstoffsensors 16 von einem "Fett"-Pegel (1 V) auf einen "Mager"-Pegel (0 V) entspricht folgender Gleichung:

TF = t1 + D1 (1)

wobei t1 eine Verzögerungszeit darstellt, die das Abgas vom Verlassen der Maschine 1 bis zum Erreichen des stromaufwär tigen Sauerstoffsensors 16 benötigt, und D1 eine eigene Ansprechzeit des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors 16 darstellt.

Andererseits ergibt sich eine Ansprechverzögerungszeit TR des zweiten Sauerstoffsensors 18 aus folgender Gleichung:

TR = t1 + t2 + V₀₂/Q₀₂ + t3 +D2 (2)

wobei t2 eine Verzögerungszeit darstellt, die das Abgas vom Vorbeiströmen an dem ersten Sauerstoffsensor 16 bis zum Erreichen des Katalysators 15 benötigt, V₀₂ das Sauerstoff speichervolumen des Katalysators 15 darstellt, Q₀₂ einen Sauerstoffgehalt des Abgases, nämlich eine in dem Abgas enthaltene Sauerstoffmenge darstellt, V₀₂/Q₀₂ eine Zeit darstellt, die abgelaufen ist, bevor das Sauerstoffspeicher volumen V₀₂ des Katalysators 15 einen maximalen Grenzwert erreicht, t3 eine Verzögerungszeit darstellt, die das Abgas vom Durchströmen des Katalysators 15 bis zum Erreichen des zweiten Sauerstoffsensors 18 benötigt, und D2 eine Ansprech zeit des zweiten Sauerstoffsensors 18 darstellt. Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich die Ansprechverzöge rungszeitdifferenz Ts durch folgende Gleichung:

TS = TR - TF
= V₀₂/Q₀₂ + (D2 - D1) + (t2 + t3) (3)

Aus der Gleichung (3) ist ersichtlich, daß das Sauerstoff speichervolumen V₀₂ aus der Ansprechverzögerungszeitdiffe renz Ts, der Sauerstoffmenge Q₀₂, der Abgas-Verzögerungs zeitsumme (t2+t3), die nachfolgend als DG bezeichnet wird und einer Ansprechzeitdifferenz (D2-D1) zwischen den Sauerstoffsensoren 16 und 18 ermittelt werden kann. Hierbei ist anzumerken, daß es wegen der Ungleichförmigkeit der Sensoren selbst, der Änderungen der Sensoreigenschaften und dergleichen schwierig ist, die Ansprechzeitdifferenz (D2-D1) der Sensoren zu bestimmen.

Unter diesen Umständen wird eine Differenz bzw. Abweichung Δ Ts zwischen einer ersten und einer zweiten Ansprechverzöge rungszeitdifferenz Ts und Ts′ bei jeweils unterschiedlichen Maschinenbetriebszuständen berücksichtigt. Diese Abweichung Δ Ts ergibt sich aus folgender Gleichung:

wobei Δ DG = (t2+t3)-(t2′+t3′) gilt.

Ferner ist der Sauerstoffgehalt Q₀₂ des Abgases durch,

Q₀₂ = K₀₂×Qa

gegeben, wobei eine Konstante K₀₂ eine Sauerstoffkonzentra tion darstellt und Qa die Ansaugluftmenge ist. Demgemäß kann aus der Gleichung (4) das Sauerstoffspeichervolumen V₀₂ nach folgender Gleichung berechnet werden:

Da alle an der rechten Seite dieser Gleichung (5) auftreten den Größen erfaßt werden können, kann nach dieser Gleichung (5) das Sauerstoffspeichervolumen V₀₂ bestimmt werden.

Anhand der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ablaufdiagramme wird nun ein von der Zentraleinheit 103 ausgeführtes Programm für das Messen des Reinigungsfaktors α des Katalysators 15 beschrieben.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms für das Erfas sen einer ersten und zweiten Ansprechverzögerungszeitdiffe renz Δ T1 bzw. Δ T2.

Zuerst wird bei einem Schritt 101 ermittelt, ob durch den Maschinenbetriebszustand eine erste oder eine zweite Bedin gung für das Messen des Reinigungsfaktors erfüllt ist. Die Reinigungsfaktor-Meßbedingungen sind durch die Drehzahl NE, die Maschinenlast Q/NE und dergleichen bestimmt. Beispiels weise ist gemäß Fig. 7, die eine sog. Drehungs/Last- bzw. Drehzahl/Last-Kennlinie zeigt, die erste Reinigungsfaktor- Meßbedingung erfüllt, wenn die Drehzahl NE innerhalb eines vorbestimmten Bereichs NI liegt und die Maschinenlast inner halb eines vorbestimmten Bereichs QI liegt, während die zweite Reinigungsfaktor-Meßbedingung erfüllt ist, wenn die Drehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs NII liegt und die Maschinenlast innerhalb eines vorbestimmten Bereichs QII liegt, was in Fig. 7 jeweils durch gestrichelte Bereiche dargestellt ist. Die Drehzahl/Last- bzw. R/L-Kurve stellt einen charakteristischen Zusammenhang zwischen der Drehzahl NE und der Maschinenlast Q/NE bei einem normalen oder gleichbleibenden Maschinenbetriebszustand dar.

Wenn bei dem Schritt 101 ermittelt wird, daß der Maschinen betriebszustand weder der ersten noch der zweiten Reini gungsfaktor-Meßbedingung genügt, schreitet das Programm zu einem Schritt 102b weiter. Wenn andererseits entweder die erste oder die zweite Reinigungsfaktor-Meßbedingung erfüllt ist, wird bei einem Schritt 102 ermittelt, ob die Maschine in einem gleichbleibenden Betriebszustand läuft oder nicht. Der gleichbleibende Betriebszustand kann durch das Erfassen der Größe von Schwankungen der Maschinenlast Q/NE oder eines ähnlichen Parameters ermittelt werden. Falls die Maschine nicht in einem gleichbleibenden Betriebszustand läuft, wird bei dem Schritt 102b eine Verzögerungszeit TD auf "0" rück gesetzt, wonach das Programm zu einem Schritt 104 fort schreitet. Dabei stellt die Verzögerungszeit TD eine Verar beitungs-Verzögerungszeit dar.

Wenn andererseits bei dem Schritt 102 ein gleichbleibender Maschinenzustand ermittelt wird, wird in einem nächsten Schritt 102a die Verzögerungszeit TD auf 100 ms eingestellt. Darauffolgend wird in einem nächsten Schritt 103 ermittelt, ob vom Zeitpunkt des Einstellens von TD auf 100 ms an eine vorbestimmte Zeit von beispielsweise 10 Sekunden bei dem Ausführungsbeispiel verstrichen ist oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, schreitet das Programm zu dem Schritt 104 weiter, bei dem Kennungen OF und OR rückgesetzt werden, die jeweils das Messen der Ansprechverzögerungszeiten T1 und T2 anzeigen (OF = "0" und OR = "0"). Außerdem werden eine Kennung ROF, die angibt, daß durch das Ausgangssignal des ersten Sauerstoffsensors 16 der "Fett"-Zustand angezeigt ist, und zugleich eine Kennung ROR rückgesetzt, die angibt, daß durch das Ausgangssignal des zweiten Sauerstoffsensors 18 der "Fett"-Zustand angezeigt ist, wonach dann die Verar beitung beendet wird.

Wenn andererseits bei dem Schritt 103 ermittelt wird, daß die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 105 weiter, bei dem der Zustand der Kennung OF ermittelt wird. Diese Kennung OF zeigt einen Meßzustand der Ansprechverzögerungszeit T1 des ersten Sauerstoffsensors 16 an. Wenn die Kennung OF gesetzt ist, nämlich "1" ist, was anzeigt, daß die Ansprechverzögerungszeit T1 schon gemessen wurde, schreitet das Programm zu einem Schritt 111 weiter. Wenn andererseits bei dem Schritt 105 ermittelt wird, daß die Kennung OF rückgesetzt, nämlich "0" ist, was anzeigt, daß die Ansprechverzögerungszeit T1 noch nicht gemessen wurde, schreitet das Programm zu einem Schritt 106 weiter, bei dem ermittelt wird, ob eine Ausgangsspannung VF des ersten Sauerstoffsensors 16 niedriger als 0,45 V ist. Hierzu ist anzumerken, daß sich gemäß Fig. 4 die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors als Funktion des Luft/Brennstoff- Verhältnisses um den Spannungswert 0,45 V als Vergleichsbe zugsspannung herum ändert. Wenn die Ausgangsspannung VF niedriger als 0,45 V ist, ist daraus zu schließen, daß das Ausgangssignal des ersten Sauerstoffsensors 16 zum gegenwär tigen Zeitpunkt einen "Mager"-Zustand anzeigt. Daher schrei tet dann, wenn die Ausgangsspannung VF bei dem Schritt 106 niedriger als 0,45 V ist, das Programm zu einem Schritt 107 weiter, bei dem ermittelt wird, ob die Kennung ROF "1" ist oder nicht. Wenn ROF = "1" ermittelt wird, kann daraus geschlossen werden, daß das Ausgangssignal des ersten Sauerstoffsensors 16, das bei dem vorangehenden Abfragezeit punkt den "Fett"-Zustand angezeigt hat, nunmehr den "Mager"- Zustand anzeigt. Infolgedessen schreitet dann, wenn bei dem Schritt 107 die Kennung ROF "1" ist, das Programm zu einem Schritt 108 weiter. Wenn andererseits bei dem Schritt 107 die Kennung ROF nicht "1" ist, endet diese Routine. Bei dem Schritt 108 wird der Zeitablauf zu diesem Zeitpunkt als Ansprechverzögerungszeit T1 gespeichert, wonach dann bei einem nächsten Schritt 109 die Kennung OF auf "1" gesetzt wird. Dann schreitet das Programm zu dem Schritt 111 weiter.

Wenn bei dem Schritt 106 ermittelt wird, daß die Ausgangs spannung VF gleich oder höher als 0,45 V ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 110 weiter. Bei diesem Schritt 110 wird die Kennung ROF auf "1" gesetzt, wonach dann diese Routine endet. Bei dem Schritt 111 wird der Zustand der Kennung OR ermittelt, wie es vorangehend in bezug auf den Schritt 105 beschrieben ist. Die Kennung OR zeigt den Zu stand der Messung der Ansprechverzögerungszeit T2 des zwei ten Sauerstoffsensors 18 an. Wenn diese Kennung OR auf "1" gesetzt ist, was anzeigt, daß die Ansprechverzögerungszeit T2 schon erfaßt wurde, endet die gegenwärtige Routine. Wenn andererseits bei dem Schritt 111 ermittelt wird, daß die Kennung OR auf "0" rückgesetzt ist, was anzeigt, daß die Ansprechverzögerungszeit T2 noch nicht gemessen wurde, schreitet das Programm zu einem Schritt 112 weiter. Bei diesem Schritt 112 wird wie bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 106 ermittelt, ob eine Ausgangsspannung VR des zweiten Sauerstoffsensors 18 niedriger als 0,45 V ist oder nicht. Wenn die Ausgangsspannung VR gleich oder höher als 0,45 V ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 112a weiter, bei dem die Kennung ROR auf "1" gesetzt wird, wonach dann das Programm endet.

Wenn bei dem Schritt 112 ermittelt wird, daß die Ausgangs spannung VR niedriger als 0,45 V ist, ist dadurch bestimmt, daß das Ausgangssignal des zweiten Sauerstoffsensors 18 zum gegenwärtigen Abfragezeitpunkt von dem Pegel für den "Fett"- Zustand auf den Pegel für den "Mager"-Zustand gewechselt hat. Daraufhin schreitet das Programm zu einem Schritt 112b weiter, bei dem ermittelt wird, ob die Kennung ROR "1" ist oder nicht. Falls die Kennung ROR nicht "1" ist, endet die Programmroutine. Falls die Kennung ROR "1" ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 113 weiter, bei dem der Zeit ablauf zu diesem Zeitpunkt als Ansprechverzögerungszeit T2 gespeichert wird. Bei einem nächsten Schritt 114 wird die Kennung OR auf "1" gesetzt. Darauffolgend wird bei einem Schritt 115 aus den zuvor bei dem Schritt 108 bzw. 113 gespeicherten Ansprechverzögerungszeiten T1 und T2 die Ansprechverzögerungszeitdifferenz Δ T (=T2-T1) berechnet. Bei einem nachfolgenden Schritt 116 wird die Ansaugluftmenge Qa eingelesen. Im weiteren wird bei einem Schritt 117 die Maschinendrehzahl NE eingelesen. Darauffolgend wird bei einem Schritt 118 aus der Ansaugluftmenge Qa und der Dreh zahl NE die Maschinenlast Qa/NE berechnet. In einem nächsten Schritt 119 wird aus der Drehzahl NE und der Maschinenlast Qa/NE die Abgas-Verzögerungszeit DG ermittelt. Die Fig. 8 zeigt als Kennlinie den Zusammenhang zwischen der Abgas- Verzögerungszeit DG und der Ansaugluftmenge Qa. Aus der Fig. 8 ist ersichtlich, daß die Abgas-Verzögerungszeit DG kürzer wird, wenn die Maschinenlast und die Drehzahl ansteigt. Bezüglich eines Verfahrens für das Ansetzen der Abgas- Verzögerungszeit DG kann in Betracht gezogen werden, durch Versuche oder empirisch von vorneherein die Abgas-Verzöge rungszeit DG als eine Funktion der Maschinendrehzahl NE und der Maschinenlast Qa/NE zu bestimmen und die Ergebnisse in Form einer zweidimensionalen Tabelle in dem Festspeicher 104 zu speichern, so daß danach aus dem Festspeicher 104 die gespeicherte Abgas-Verzögerungszeit DG ausgelesen werden kann.

Als nächstes wird bei einem Schritt 120 ermittelt, ob bei dem Schritt 101 die erste oder die zweite Reinigungsfaktor- Meßbedingung I oder II erfüllt ist. Wenn die erste Reini gungsfaktor-Meßbedingung I erfüllt ist, schreitet das Pro gramm zu einem Schritt 121 weiter. Bei dem Schritt 121 werden die auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltenen verschiedenen Daten zum darauffolgenden Einspeichern in den Speicher 105 auf folgende weise neu angesetzt:

ΔT1 ← ΔT, QI ← Qa, DG1 ← DG

Bei einem nächsten Schritt 122 wird eine Kennung FI auf "1" gesetzt, die den Zustand der Erfassung der Ansprechverzöge rungszeitdifferenz Δ T1 unter der ersten Reinigungsfaktor- Meßbedingung anzeigt.

Wenn bei dem Schritt 120 ermittelt wird, daß bei dem Schritt 101 die zweite Reinigungsfaktor-Meßbedingung erfüllt ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 123 weiter. Bei dem Schritt 123 werden ähnlich wie bei dem Schritt 121 für das Einspeichern in den Speicher 105 die verschiedenen Daten auf folgende Weise neu angesetzt:

ΔT2 ← ΔT, QII ← Qa, DG2 ← DG

Danach wird bei einem Schritt 124 eine Kennung FII auf "1" gesetzt, die den Zustand der Messung der Ansprechverzöge rungszeitdifferenz Δ T2 unter der zweiten Reinigungsfaktor- Meßbedingung anzeigt.

Als nächstes werden anhand des in Fig. 6 gezeigten Ablauf diagramms das Messen eines Reinigungsfaktors des Katalysa tors und die Diagnose einer Verschlechterung des Katalysa tors gemäß den über die vorstehend beschriebene Prozedur erfaßten Ansprechverzögerungszeitdifferenzen Δ T1 und Δ T2 beschrieben.

Zuerst werden in Schritten 200 bzw. 201 die Zustände der Kennungen FI und FII ermittelt. Nur dann, wenn beide Kennun gen FI und FII gesetzt sind, was anzeigt, daß die Ansprech verzögerungszeitdifferenzen Δ T1 und Δ T2 erfaßt worden sind, wird entsprechend dem Programm mit Schritt 202 usw. die Erfassung bzw. Messung eines Reinigungsfaktors ausgeführt.

Bei dem Schritt 202 wird eine Abweichung Δ Ts zwischen den Ansprechverzögerungszeitdifferenzen Δ T1 und Δ T2 ermittelt (Δ Ts = Δ T1-Δ T2). Bei einem nächsten Schritt 203 wird eine Differenz Δ DG zwischen der ersten und der zweiten Abgas- Verzögerungszeit DG1 und DG2 ermittelt (Δ DG = DG1-DG2). Darauffolgend wird bei einem Schritt 204 das Sauerstoffspei chervolumen V₀₂ des Katalysators 15 nach folgender Gleichung berechnet:

wobei K₀₂ die Sauerstoffkonzentration des Abgases ist, die eine Konstante ist, da unter bezug auf das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis das Luft/Brennstoff-Verhältnis geregelt wird.

Bei einem Schritt 205 wird von dem bei dem Schritt 204 berechneten Sauerstoffspeichervolumen V₀₂ ausgehend ein Reinigungsfaktor α berechnet. Gemäß der vorangehenden Be schreibung hat der Reinigungsfaktor α zu dem Sauerstoffspei chervolumen V₀₂ die in Fig. 3 dargestellte charakteristische Beziehung. Darauffolgend werden bei einem Schritt 206 die Kennungen FI und FII auf "0" rückgesetzt. Danach wird bei einem Schritt 207 eine Verschlechterung des Katalysators 15 ermittelt. Im einzelnen wird ermittelt, ob der durch die vorstehend beschriebene Prozedur ermittelte Reinigungsfaktor α des Katalysators 15 gleich einem vorbestimmten Wert oder kleiner ist, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 50% beträgt. Wenn der Reinigungsfaktor α des Katalysators 15 kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird daraus geschlos sen, daß der Katalysator 15 verschlechtert ist, wonach dann das Programm zu einem Schritt 208 fortschreitet, um ver schiedenerlei diagnostische Verarbeitungen in bezug auf die Verschlechterung des Katalysators auszuführen. Die diagno stischen Verarbeitungen umfassen beispielsweise das Spei chern der Katalysatorverschlechterungsinformation in dem Datensicherungsspeicher 106 und das Betätigen der in Fig. 2 gezeigten Warnvorrichtung 19.

Durch die vorstehend beschriebenen Verarbeitungen wird der Reinigungsfaktor α des Katalysators 15 aus der Abweichung Δ Ts zwischen der ersten und der zweiten Ansprechverzöge rungszeit Δ T1 und Δ T2 ermittelt, wobei die Abweichung bei jeweils unterschiedlichen Maschinenbetriebszuständen erfaßt wird. Auf diese Weise kann durch die erfindungsgemäße Proze dur der Reinigungsfaktor α des Katalysators 15 unabhängig von den jeweils dem ersten und zweiten Sauerstoffsensor eigenen Ansprechzeiten erfaßt werden. Infolgedessen kann der Reinigungsfaktor α des Katalysators 15 mit verbesserter Genauigkeit gemessen werden.

Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die den Zusammenhang zwischen dem Reinigungsfaktor α und dem Sauerstoffspeicher volumen V₀₂ des Katalysators darstellende Kennlinie insbe sondere im Bereich niedriger Werte des Reinigungsfaktors einen steilen Anstieg hat. Demzufolge kann insbesondere im Bereich niedriger Werte des Reinigungsfaktors α die von dem Sauerstoffspeichervolumen V₀₂ ausgehende Erfassung eines Reinigungsfaktors α mit höherer Meßgenauigkeit ausgeführt werden. Auf diese Weise kann eine Verschlechterung des Katalysators 15 mit hoher Genauigkeit festgestellt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Ansprechverzögerungszeit-Abweichung Δ Ts aus der ersten und zweiten Ansprechverzögerungszeit T1 und T2 ermittelt. Es ist jedoch anzumerken, daß die Ansprechverzögerungszeit- Abweichung Δ Ts zwischen den jeweils unterschiedlichen Ma schinenbetriebszuständen aus einer Phasendifferenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Sauerstoffsensors 16 und 18 zu dem Zeitpunkt ermittelt werden kann, an dem die Bedingungen bei den vorstehend beschriebenen Schritten 101 bis 103 erfüllt sind.

Im folgenden wird eine Rückkopplungsregelung des Luft/Brenn stoff-Verhältnisses beschrieben:

1) Berechnung eines Rückkopplungskorrekturkoeffizienten

Die Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm einer Routine zur Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungsregelung für das Berechnen eines Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF1 für das Luft/Brennstoff-Verhältnis gemäß dem Ausgangssignal des ersten Sauerstoffsensors 16. Diese Routine wird in vorbe stimmten Zeitabständen von beispielsweise 4 ms ausgeführt.

Gemäß Fig. 9 wird bei einem Schritt 901 ermittelt, ob die Bedingungen für die Rückkopplungsregelung mit geschlossenem Regelkreis gemäß dem Ausgangssignal des ersten Sauerstoff sensors 16 vorliegen oder nicht. Hierzu ist anzumerken, daß die Bedingungen für die Rückkopplung bzw. den geschlossenen Regelkreis während folgender Betriebszustände nicht erfüllt sind: Während des Anlassens der Maschine, während einer Brennstoffzufuhrsteigerung nach dem Anlaufen der Maschine, während eines Warmlaufens, während einer Leistungssteige rung, während einer Magergemisch-Regelung, während eines unwirksamen Zustands des ersten Sauerstoffsensors 16 usw. Andernfalls sind die Bedingungen für den geschlossenen Regelkreis bzw. die Rückkopplungsregelung erfüllt. Die Unterscheidung zwischen dem wirksamen und dem unwirksamen Zustand des ersten Sauerstoffsensors 16 kann dabei dadurch getroffen werden, daß die Kühlwassertemperaturdaten THW aus dem Speicher 105 ausgelesen werden und ermittelt wird, ob die Bedingung THW ≧70°C einmal erfüllt war oder nicht, oder alternativ dadurch, daß ermittelt wird, ob der Ausgangspegel des ersten Sauerstoffsensors einmal angestiegen und abgefal len ist.

Falls die Regelkreisbedingungen nicht erfüllt sind, schrei tet das Programm zu einem Schritt 917 weiter, bei dem der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF1 auf 1,0 angesetzt wird. Wenn andererseits die Regelkreisbedingungen erfüllt sind, schreitet das Programm zu einem Schritt 902 weiter.

Bei dem Schritt 902 wird nach der A/D-Umsetzung das Aus gangssignal VF des ersten Sauerstoffsensors 16 eingelesen, wonach ein Schritt 903 folgt, bei dem ermittelt wird, ob das Ausgangssignal VF des ersten Sauerstoffsensors 16 gleich oder kleiner als 0,45 V (als Vergleichsbezugsspannung) ist. D. h., es wird ermittelt, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis einem fetten oder einem mageren Gemisch entspricht.

Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis einen Mager-Zustand anzeigt, nämlich VF≦0,45 V ermittelt wird, wird ein erster Verzögerungszähler CDLY1 in Programmschritten 905 und 906 durch einen Minimalwert TDR1-TD begrenzt. D. h., wenn der Zählstand des Zählers CDLY1 kleiner als der Minimalwert TDR1-TD wird, wird er durch den Minimalwert ersetzt. Der Mini malwert TDR1-TD stellt eine Fett-Verzögerungszeit für das Aufrechterhalten einer Bestimmung des Magerzustands in dem Fall dar, daß das Ausgangssignal des ersten Sauerstoffsen sors von einem Magerpegel auf einen Fettpegel wechselt. Der Minimalwert TDR1-TD ist als negativer Wert defi niert.

Hierbei stellt wie bei den Schritten 102a und 102b nach Fig. 5 der Wert TD eine Hilfsgröße bzw. Stellgröße für das Ändern der Rückkopplungsregelperiode dar und hat einen positiven Wert. Nachfolgend wird diese Größe TD als Verzögerungsstell größe bezeichnet.

Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis im Fettzustand ist, nämlich VF < 0,45 V ermittelt wird, wird bei einem Schritt 907 der erste Verzögerungszähler CDLY1 um "1" aufgestuft, wonach dann bei Schritten 908 und 909 der Zählwert des ersten Verzögerungszählers CDLY1 auf einen Maximalwert TDL1+TD begrenzt wird, nämlich durch TDL1+TD ersetzt wird, so daß der erstere Wert den letzteren nicht übersteigt. Der Maximalwert TDL1+TD stellt eine Magerverzögerungszeit für das Aufrechterhalten einer Erfassung eines Fettzustands in dem Fall dar, daß das Ausgangssignal des ersten Sauerstoff sensors 16 von dem Fettpegel auf den Magerpegel wechselt. Der Maximalwert TDL1+TD ist als positiver Wert definiert, wobei gemäß der Beschreibung der Schritte 905 und 906 die Größe TD die Verzögerungsstellgröße darstellt.

Hierbei ist der Bezugswert des ersten Verzögerungszählers CDLY1 auf "0" angesetzt. Wenn CDLY1<0 gilt, wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis nach der Verzögerungsverarbeitung als Verhältnis für einen Fettzustand behandelt, während es als Magerzustandverhältnis betrachtet wird, wenn CDLY1≦0 gilt.

Bei einem Schritt 910 wird ermittelt, ob das Vorzeichen des Zählstands des ersten Verzögerungszählers CDLY1 gewechselt hat oder nicht. D. h., es wird ermittelt, ob nach der Verzö gerung der Zustand des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gewech selt hat oder nicht. Falls der Zustand gewechselt hat, wird bei einem Schritt 911 ermittelt, ob der Zustand vom Fettzu stand zum Magerzustand gewechselt hat. Wenn dies der Fall ist, wird bei einem Schritt 912 der Rückkopplungskorrektur koeffizient FAF1 sprungförmig auf FAF1+RS1 erhöht, während er andernfalls in einem Schritt auf FAF1-RS1 verringert wird. D. h., es wird eine stufenförmige Änderung vorgenommen.

Wenn bei dem Schritt 910 ermittelt wird, daß das Vorzeichen des Zählwerts des ersten Verzögerungszählers CDLY1 nicht gewechselt hat, wird in Schritten 914, 915 und 916 ein Akkumulationsprozeß ausgeführt. Im einzelnen wird bei dem Schritt 914 ermittelt, ob CDLY1≦0 gilt oder nicht. Wenn CDLY1 kleiner als oder gleich 0 ist, was einen Magerzustand anzeigt, wird bei dem Schritt 915 der Koeffizient FAF1 um KI1 erhöht (FAF1←FAF1+KI1), während dann, wenn CDLY1 größer als 0 ist, was einen Fettzustand anzeigt, der Koeffi zient FAF1 um KI1 verringert wird (FAF1←FAF1-KI1). Hierzu ist anzumerken, daß die Integrationskonstante KI1 im Vergleich zu der Sprungkonstante RS1 ausreichend klein ist, nämlich KI1 « RS1 gilt. Auf diese Weise wird bei dem Schritt 915 von einem Magerzustand (CDLY1 ≦ 0) ausgehend die Brennstoffeinspritzmenge allmählich erhöht, während bei dem Schritt 916 die Brennstoffeinspritzmenge von einem Fettzustand (CDLY1 < 0) ausgehend allmählich verringert wird.

Der bei den Schritten 912, 913, 915 und 916 verarbeitete Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF1 wird auf einen Mini malwert von beispielsweise 0,8 sowie auf einen Maximalwert von beispielsweise 1,2 begrenzt, um zu verhindern, daß der Koeffizient FAF1 aus irgendwelchen Gründen übermäßig an steigt oder abfällt und daher die Luft/Brennstoff-Verhält nis-Regelung ein übermäßig fettes Gemisch oder ein übermäßig mageres Gemisch ergibt.

Der gemäß der vorstehenden Beschreibung berechnete Rückkopp lungskorrekturkoeffizient FAF1 wird in den Speicher 105 eingespeichert, wonach bei einem Schritt 918 diese Routine endet.

Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm zur ergänzenden Erläuterung der vorstehend anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 9 beschriebe nen Vorgänge. In Fig. 10 ist bei (A) ein Luft/Brennstoff- Verhältnissignal A/F1 für die Unterscheidung zwischen einem Fettzustand und einem Magerzustand gezeigt, das aus einem Ausgangssignal des ersten Sauerstoffsensors 16 erhalten wird. Bei dem durch dieses Signal A/F1 angezeigten Fettzu stand zählt der erste Verzögerungszähler CDLY1 hoch, während er bei dem Magerzustand herunterzählt, was in Fig. 10 bei (B) dargestellt ist. Infolgedessen wird ein verzögertes Luft/Brennstoff-Verhältnissignal A/F1′ mit einer bei (C) in Fig. 10 gezeigten Kurvenform erzeugt.

Beispielsweise wird dann, wenn zu einem Zeitpunkt t1 das Luft/Brennstoff-Verhältnissignal A/F1 von einem Magerpegel auf einen Fettpegel wechselt, das verzögerte Luft/Brenn stoff-Verhältnissignal A/F1′ über die Fettverzögerungszeit (-TDR1+TD) auf dem Magerpegel gehalten und dann zu einem Zeitpunkt t2 auf den Fettpegel geändert. Auf gleichartige Weise wird dann, wenn zu einem Zeitpunkt t3 das Luft/Brenn stoff-Verhältnissignal A/F1 von dem Fettpegel auf den Mager pegel wechselt, das verzögerte Luft/Brennstoff-Verhältnis signal A/F1′ für eine auf die Magerverzögerungszeit (TDL1+TD) bestimmte Zeitspanne auf dem Fettpegel gehalten und dann zu einem Zeitpunkt t4 auf den Magerpegel geändert.

Wenn jedoch der Pegel des Luft/Brennstoff-Verhältnissignals A/F1 gemäß der Darstellung bei Zeitpunkten t5, t6 und t7 in Fig. 10 (B) in einem Zeitintervall wechselt, das kürzer als die Fettverzögerungszeit (-TDR1+TD) ist, läuft eine gewis se Zeit ab, bevor der Zählwert des ersten Verzögerungszäh lers CDLY1 den Bezugswert 0 erreicht, was zur Folge hat, daß das verzögerte Luft/Brennstoff-Verhältnissignal A/F1′ erst zu einem Zeitpunkt t8 wechselt. Auf diese Weise ist das verzögerte Luft/Brennstoff-Verhältnissignal A/F1′ nach der Verzögerung gleichmäßiger bzw. stabiler als das Luft/Brenn stoff-Verhältnissignal A/F1 vor der Verzögerung. Dadurch wird aus dem durch die Verzögerung stabilisierten verzöger ten Luft/Brennstoff-Verhältnissignal A/F1′ das in Fig. 10(D) dargestellte Signal für den Rückkopplungskorrekturkoeffi zienten FAF1 erhalten.

2) Abänderung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten durch den zweiten Sauerstoffsensor 18

Im folgenden wird eine zweite Luft/Brennstoff-Verhältnis- Rückkopplungsregelung mittels des zweiten Sauerstoffsensors 18 beschrieben. Zu diesem Zweck sind zwei Systeme vorgese hen: Mit einem ersten System wird ein zweiter Rückkopplungs korrekturkoeffizient FAF2 für das Luft/Brennstoff-Verhältnis eingeführt. In einem zweiten System werden entweder die Verzögerungszeiten (-TDR1+TD) und (TDL1+TD), die Sprung größe RS1 (einschl. einer Fett-Sprunggröße RS1R für den Sprung vom Magerpegel zum Fettpegel und einer Mager- Sprunggröße RS1L für den Sprung vom Fettpegel zum Magerpe gel) und die Integrationskonstante KI1 gesondert angesetzt oder es wird die Vergleichsbezugsspannung für das Ausgangs signal VF des ersten Sauerstoffsensors 16 geändert.

Wenn beispielsweise die Fettverzögerungszeit (-TDR1+TD) länger als die Magerverzögerungszeit (TDL1+TD) angesetzt wird, nämlich (-TDR1+TD) < (TDL1+TD) eingestellt wird, wird bei der Regelung das Luft/Brennstoff-Verhältnis zu dem fetten Bereich hin verschoben. Wenn dagegen die Magerverzö gerungszeit (TDL1+TD) länger als die Fettverzögerungszeit (-TDR1+TD) angesetzt wird, nämlich (TDL1+TD) < (-TDR1+TD) eingestellt wird, besteht die Tendenz, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis bei der Regelung zu dem Magerbereich hin versetzt wird. D. h., das Luft/Brennstoff-Verhältnis kann durch Verändern der Verzögerungszeiten (-TDR1+TD) und (TDL1+TD) in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des zweiten Sauerstoffsensors gesteuert werden.

Die Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm einer zweiten Luft/Brenn stoff-Verhältnis-Rückkopplungsregelroutine, gemäß der die Verzögerungszeiten TDR1 und TDL1 entsprechend dem Ausgangs signal des zweiten Sauerstoffsensors 18 berechnet werden und die in vorbestimmten Zeitabständen von beispielsweise 1 Sekunde ausgeführt wird. Bei einem Schritt 1400 wird unter Anwendung der Verzögerungsstellgröße TD bestimmt, ob eine Verschlechterung des Katalysators ermittelt wird. Bei einem Schritt 1401 wird auf die vorangehend in bezug auf den Schritt 901 gemäß Fig. 9 beschriebene Weise ermittelt, ob die Regelkreisbedingungen für die Luft/Brennstoff-Verhält nis-Regelung erfüllt sind oder nicht.

Wenn ermittelt wird, daß die Erfassung der Verschlechterung des Katalysators ausgeführt wird oder daß die Regelkreisbe dingungen nicht erfüllt sind, schreitet das Programm zu Schritten 1423 und 1424 weiter, bei denen die Fettverzöge rungszeit TDR1 und die Magerverzögerungszeit TDL1 als kon stante Werte beispielsweise folgendermaßen angesetzt werden:

TDR1 = -12 (entsprechend 48 ms);
TDL1 = 6 (entsprechend 24 ms).

Der Grund dafür, daß die Fettverzögerungszeit (-TDR1) länger als die Magerverzögerungszeit (TDL1) angesetzt wird, besteht darin, daß der Vergleichsbezugswert auf einen kleinen Wert (z. B. 0,45 V) eingestellt ist, der in dem Magerbereich liegt.

Wenn keine Verschlechterung des Katalysators ermittelt wird und die Regelkreisbedingungen erfüllt sind, schreitet das Programm zu einem Schritt 1402 weiter.

Schritte 1402 bis 1409 gemäß Fig. 11 entsprechen den in Fig. 9 gezeigten Schritten 902 bis 909. Bei dem Schritt 1403 wird ermittelt, ob der Fettzustand oder der Magerzustand vor liegt, wonach dann bei den Schritten 1404 bis 1409 das Ergebnis dieser Entscheidung dem Verzögerungsprozeß unterzo gen wird und dann nachfolgend bei einem Schritt 1410 die Entscheidung über Fettzustand oder Magerzustand gemäß dem Ergebnis der Verzögerung getroffen wird.

Bei dem Schritt 1410 wird ermittelt, ob der Zählstand eines zweiten Verzögerungszählers CDLY2 gleich 0 oder kleiner ist (CDLY2 ≦ 0). Wenn dies der Fall ist, wird daraus geschlos sen, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis dem Magerzustand entspricht, wonach dann das Programm über Schritte 1411 bis 1416 abläuft. Wenn CDLY2 < 0 ist, wird bestimmt, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis dem Fettzustand entspricht, wonach dann das Programm über Schritte 1417 bis 1422 ab läuft.

Bei dem Schritt 1411 wird ein Zählstand für TDR1 um "1" verringert (TDR1 ← TDR1-1), um dadurch die Fettverzöge rungszeit (-TDR1) zu erhöhen, wodurch der Wechsel des Luft/Brennstoff-Verhältnisses von einem Magerpegel auf einen Fettpegel weiter verzögert wird, um das Luft/Brennstoff- Verhältnis zum Fettbereich hin zu verschieben. Bei den Schritten 1412 und 1413 wird TDR1 auf einen Minimalwert TR1 begrenzt, der in diesem Fall gleichfalls ein negativer Wert ist. Infolgedessen stellt -TR1 eine maximale Fettverzöge rungszeit dar.

Weiterhin wird bei dem Schritt 1414 der Zählstand für TDL1 um "1" verringert (TDL1 ← TDL1-1). Auf diese Weise wird die Magerverzögerungszeit TDL1 verkürzt, um durch das Ver ringern der Verzögerung des Wechsels von einem Fettzustand auf einen Magerzustand das Luft/Brennstoff-Verhältnis zu dem Fettbereich hin zu verschieben. Bei den Schritten 1415 und 1416 ist TL1 ein positiver Grenzwert, der eine minimale Magerverzögerungszeit darstellt.

Wenn bei dem Schritt 1410 ermittelt wird, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis einen Fettzustand anzeigt, wird der Zählstand für TDR1 um "1" aufgestuft (TDR1 ← TDR1+1). Auf diese Weise wird die Fettverzögerungszeit (-TDR1) verkürzt, um durch das Verringern der Verzögerung des Wech sels von einem Magerzustand zu einem Fettzustand das Luft/Brennstoff-Verhältnis zu dem Magerbereich hin zu ver schieben. Bei den Schritten 1418 und 1419 wird TDR1 auf einen Maximalwert TR2 begrenzt, der in diesem Fall gleich falls ein negativer Wert ist. Infolgedessen stellt (-TR2) eine minimale Fettverzögerungszeit dar.

Im weiteren wird bei dem Schritt 1420 der Zählstand für TDL1 um "1" aufgestuft (TDL1 ← TDL1+1). Auf diese Weise wird die Magerverzögerungszeit TDL1 verlängert, um durch Erhöhen der Verzögerung des Wechsels von einem Fettzustand zu einem Magerzustand das Luft/Brennstoff-Verhältnis von dem Fettbe reich zu dem Magerbereich hin zu verschieben. Bei den Schritten 1421 und 1422 wird TDL1 auf einen Maximalwert TL2 begrenzt, der in diesem Fall ein positiver Wert ist. Infolg edessen stellt TL2 eine maximale Magerverzögerungszeit dar.

Die auf diese Weise berechneten Werte TDR1 und TDL1 werden in den Speicher 105 eingespeichert, wonach dann diese Routi ne bei einem Schritt 1425 endet.

Obwohl die Werte TDR1 und TDL1 bei den Schritten 1423 und 1424 als konstante Werte beschrieben wurden, ist hierzu anzumerken, daß die Werte TDR1 und TDL1 die unmittelbar vor dem Beenden der Rückkopplungsregelung des Luft/Brennstoff- Verhältnisses angesetzten Werte, Mittelwerte oder andere Werte sein können, die von anderen Parametern wie von der Drehzahl NE, der Ansaugluftmenge Qa, dem Ansaugluftdruck, der Abgastemperatur oder dergleichen abhängig sind. Ferner können die bei der Rückkopplungsregelung des Luft/Brenn stoff-Verhältnisses berechneten Werte FAF1, TDR1 und TDL1 in andere Werte hierfür derart umgesetzt werden, daß sie in den Datensicherungsspeicher 106 eingespeichert werden, wodurch eine Verbesserung der Steuerbarkeit der Maschine bei einem erneuten Anlassen der Maschine oder dergleichen verbessert werden kann.

Die Fig. 12 ist ein Zeitdiagramm, das die durch die in Fig. 11 dargestellte Routine erhaltenen Verzögerungszeiten TDR1 und TDL1 zeigt. Wenn sich eine Ausgangsspannung VR des zweiten Sauerstoffsensors 18 gemäß der Darstellung in Fig. 12(A) ändert, werden gemäß Fig. 12(B) die Verzögerungszeiten TDR1 und TDL1 bei dem Magerzustand (VR ≦ 0,45 V) beide verkürzt, während sie bei dem Fettzustand beide verlängert werden. In diesem Fall ändert sich TDR1 in dem Bereich von TR1 bis TR2, während sich TDL1 in dem Bereich von TL1 bis TL2 ändert.

3) Regelung der Brennstoffeinspritzzeit

Die Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm einer Brennstoffmengenbe rechnungsroutine, die bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel von beispielsweise 360° ausgeführt wird. Gemäß Fig. 13 werden bei einem Schritt 1501 die Daten für die Ansaugluft menge Qa und die Drehzahl NE aus dem Speicher 105 ausgele sen, um eine Grund-Brennstoffeinspritzmenge TAUP zu berech nen. Beispielsweise kann die Grund-Brennstoffeinspritzmenge zu TAUP = KQa/NE berechnet werden, wobei K eine Konstante ist. Bei einem Schritt 1502 werden aus dem Speicher 105 die Daten für die Kühlwassertemperatur THW ausgelesen und es wird durch eine Interpolation unter Verwendung einer in dem Festspeicher 104 gespeicherten eindimensionalen Tabelle eine Warmlauf-Erhöhung FWL der Brennstoffeinspritzmenge berech net. Bei einem Schritt 1503 wird die endgültige Brennstoff einspritzmenge TAU nach folgender Gleichung berechnet:

TAU = TAUP×FAF1×(FWL+a)+b,

wobei a und b Korrekturgrößen sind, die durch andere Be triebsparameter bestimmt sind.

Als nächstes wird bei einem Schritt 1504 die Brennstoffein spritzmenge TAU in den Abwärtszähler 108 eingegeben und zugleich das Flipflop 109 gesetzt, wodurch die Brennstoff einspritzung beginnt. Bei einem Schritt 1505 ist diese Routine beendet.

Die Fig. 14 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Reinigungs faktor α des Katalysators und der Abweichung Δ Ts zwischen der ersten und der zweiten Ansprechverzögerungszeitdifferenz hinsichtlich der Ausgangssignale des ersten und zweiten Sauerstoffsensors 16 und 18 bei den voneinander verschiede nen Betriebszuständen der Maschine, wobei die Rückkopplungs regelperiode einen Parameter darstellt. Gemäß der Darstel lung durch eine gestrichelte Kurve in Fig. 14 wird dann, wenn wie im Falle der gewöhnlichen Emissionsbegrenzung die Rückkopplungsregelperiode verkürzt ist (TD = 0), eine Ände rung der Abweichung Δ Ts als Funktion des Reinigungsfaktors sehr klein, so daß es schwierig wird, den Reinigungsfaktor von der Abweichung Δ Ts ausgehend zu messen. Wenn dagegen wie bei dem Ausführungsbeispiel die Rückkopplungsregelperiode verlängert wird (TD = 100 ms), was durch eine ausgezogene Kurve in Fig. 14 dargestellt ist, ergibt sich eine beträcht liche Änderung der Abweichung Δ Ts als Funktion des Reini gungsfaktors α. Auf diese Weise kann der Reinigungsfaktor mit hoher Genauigkeit aus der Abweichung Δ Ts zwischen der ersten und der zweiten Ansprechverzögerungszeitdifferenz ermittelt werden. Die Fig. 15 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Rückkopplungsregelperiode und dem Gütegrad der Emissionsbegrenzung. Wie aus Fig. 15 ersichtlich ist, ist ein optimaler Bereich für die Rückkopplungsregelperiode verhältnismäßig schmal.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der Reinigungsfaktor des Katalysators von der Abweichung zwischen der ersten und der zweiten Ansprechverzögerungs zeitdifferenz ausgehend ermittelt werden kann, die bei jeweils verschiedenen Maschinenbetriebszuständen erfaßt werden. Auf diese Weise kann der Reinigungsfaktor unabhängig von den jeweiligen Ansprechzeiten des ersten und zweiten Sauerstoffsensors ermittelt werden, was wiederum den Vorteil ergibt, daß der Reinigungsfaktor des Katalysators mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.

Eine Einrichtung zum Messen des Reinigungsfaktors eines Katalysators für das Reinigen von Abgasen einer Brennkraft maschine umfaßt den in dem Abgassystem der Brennkraftmaschi ne angeordneten Katalysator für das Reinigen, einen ersten und einen zweiten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor, die zum Erfassen von Luft/Brennstoff-Verhältnissen jeweils stromauf bzw. stromab des Katalysators angeordnet sind, eine An sprechverzögerungszeitdifferenz-Ermittlungseinrichtung für das Ermitteln von Differenzen hinsichtlich der Ansprechver zögerungszeit zwischen dem ersten und dem zweiten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor bei jeweils verschiedenen Betriebszuständen und eine Reinigungsfaktor-Erfassungsein richtung, die den Reinigungsfaktor des Katalysators aus einer Abweichung zwischen einer ersten und einer zweiten Ansprechverzögerungszeitdifferenz ermittelt, welche bei den jeweils verschiedenen Maschinenbetriebszuständen erfaßt werden. Da der Reinigungsfaktor des Katalysators aus dieser Abweichung ermittelt wird, kann der Reinigungsfaktor unab hängig von Ansprecheigenschaften der Sensoren mit hoher Genauigkeit gemessen werden.

Claims

1. Einrichtung zum Messen des Reinigungsfaktors eines Kata lysators, der zum Reinigen von Abgasen in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit einem ersten und einem zweiten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor, die zum Erfassen jeweiliger Luft/Brennstoff-Verhältnisse stromauf bzw. stromab des Katalysators angeordnet sind, gekennzeich net durch eine Ansprechverzögerungszeitdifferenz-Ermitt lungseinrichtung (21) zum Ermitteln von Differenzen hin sichtlich der Ansprechverzögerungszeit zwischen dem ersten und dem zweiten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor (16, 18) bei jeweils verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraft maschine (1) und eine Reinigungsfaktor-Ermittlungseinrich tung (22), die den Reinigungsfaktor (α) des Katalysators (15) aus einer Abweichung (Δ Ts) zwischen einer ersten und einer zweiten Ansprechverzögerungszeitdifferenz ermittelt, die bei jeweils verschiedenen Betriebszuständen der Maschine ermittelt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechverzögerungszeitdifferenz-Ermittlungseinrichtung (21) eine Zeitdifferenzerfassungseinrichtung (20) zum Messen der Zeitdifferenz zwischen einem Umkehrzeitpunkt eines Ausgangssignals des ersten Luft/Brennstoff-Verhältnis- Sensors (16) und einem Umkehrzeitpunkt eines Ausgangssignals des zweiten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensors (18) enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Reinigungsfaktor-Ermittlungseinrichtung (22) eine Verzögerungszeiterfassungseinrichtung (20) zum Ermit teln einer Abgasverzögerungszeit (DG) enthält, die von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) abhängig ist.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückkopplungskorrektureinrichtung für das Ändern eines Rückkopplungskorrekturkoeffizienten (FAF) für eine Brennstoffeinspritzzeitbestimmungseinrichtung gemäß einem Ausgangssignal des ersten Luft/Brennstoff- Verhältnis-Sensors (16) und eine Rückkopplungskorrekturkoef fizient-Steuereinrichtung, die dann, wenn der Reinigungsfak tor (α) des Katalysators (15) gemessen wird, eine Periode, in der der Rückkopplungskorrekturkoeffizient geändert wird, derart verlängert, daß sie länger als eine Periode während einer normalen Emissionssteuerung ist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander verschiedenen Maschinenbetriebszustände durch Erfassen einer ersten Reini gungsfaktor-Meßbedingung, bei der die Drehzahl (NE) der Brennkraftmaschine (1) in einem ersten vorbestimmten Bereich (NI) liegt und die Last (Q/NE) der Brennkraftmaschine in einem ersten vorbestimmten Bereich (QI) liegt, und einer zweiten Reinigungsfaktor-Meßbedingung bestimmt werden, bei der die Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem zweiten vorbestimmten Bereich (NII) liegt und die Last der Brenn kraftmaschine in einem zweiten vorbestimmten Bereich (QII) liegt, wobei jeweils die Brennkraftmaschine in einem gleich bleibenden Betriebszustand läuft.