DE4322344A1

DE4322344A1 - Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4322344A1
Application number: DE4322344A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Yamashita; Kenji Ikuta; Shigenori Isomura
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2013-07-06
Also published as: JP3306930B2; JPH0674072A; DE4322344B4; US5491975A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine und insbesondere auf ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem, bei dem auf der Basis eines Ausgangssignals aus einem Sensor, der auf der stromauf gelegenen Seite eines katalytischen Wandlers bzw. Katalysators in einem Auspuffkanal bzw. einer Abgas leitung zur Überwachung des hindurchströmenden Abgases vor gesehen ist, eine Luft/Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungs steuerung durchgeführt wird, um ein Luft/Brennstoff-Ver hältnis eines Luft/Brennstoff-Gemisches zu erfassen, welche das beobachtete Abgas hervorgerufen hat.

In der nachfolgenden Beschreibung wird zum Zwecke der einfacheren Erläuterung der Ausdruck "Luft/Brennstoff-Ver hältnis" nicht nur zur Darstellung eines "Luft/Brennstoff- Verhältnisses" eines dem Motor zuzuführenden "Luft/Brennstoff-Gemisches" verwendet, sondern hat auch an dere Bedeutungen, wo dies der Zusammenhang bzw. Kontext er laubt. So repräsentiert der Ausdruck "Luft/Brennstoff-Ver hältnis" beispielsweise auch einen "das Luft/Brennstoff- Verhältnis anzeigenden bzw. auf diesen bezogenen Zustand des überwachten Abgases" oder auch einen "umgewandelten Wert eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses", in Abhängigkeit vom jeweiligen Kontext.

Die erste (ungeprüfte) Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2-238147 offenbart ein Luft/Brennstoff- Verhältnis-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine des oben genannten Typs.

In dem aus dieser Druckschrift bekannten System sind Sauerstoffkonzentrations- bzw. -Anreicherungssensoren (die nachfolgend als "O₂-Sensoren" bezeichnet werden) jeweils an den stromauf und stromabgelegenen Seiten eines katalyti schen Wandlers bzw. Katalysators angeordnet. Wenn auf der Basis einer Ausgangsspannung des stromaufgelegenen O₂-Sen sors ermittelt wird, daß ein Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases bezüglich eines stöchiometrischen Luft/Brennstoff- Verhältnisses zu einer angereicherten bzw. fetten oder ei ner gasarmen bzw. mageren Seite hin abweicht oder schwankt, wird ein Luft/Brennstoff-Korrekturkoeffizient um einen vor eingestellten ganzzahligen Betrag bzw. Integralbetrag in einer der Abweichung entgegengesetzten Richtung korrigiert bzw. geändert. Wenn sich das überwachte Luft/Brennstoff- Verhältnis von fett zu mager oder von mager zu fett über das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis hinweg um kehrt, wird der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffi zient in einer sprunghaften Art und Weise um einen Auslaß- bzw. Sprungbetrag korrigiert, der auf einen Wert einge stellt wird, der größer als der Integralbetrag ist, und zwar in einer der Abweichung entgegengesetzten Richtung, um auf diese Weise das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis anzunä hern. Wenn die Ausgangsspannung des stromabgelegenen O₂- Sensors über einen voreingestellten Anreicherungsseiten- bzw. Fettseiten-Grenzwert oder einen voreingestellten Ma gerseiten-Grenzwert hinaus stark schwankt, wird darüber hin aus der Sprungbetrag erhöht, um den Luft/Brennstoff-Ver hältnis-Korrekturkoeffizienten stark zu korrigieren bzw. zu ändern, um auf diese Weise die Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses so schnell wie möglich zu vervollständigen.

In der ersten (ungeprüften) Veröffentlichung der japa nischen Patentanmeldung Nr. 3-185244 oder dem mit dieser korrespondierenden US-Patent Nr. 5,090,199 ist ein weiteres Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem für eine Brenn kraftmaschine beschrieben.

In dem aus dieser Druckschrift bekannten System ist ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor stromauf eines Katalysa tors angeordnet und ein O₂-Sensor ist stromab des Katalysa tors angeordnet. Wenn unter Zugrundelegung der Ausgangs spannung des O₂-Sensors ermittelt wird, daß ein Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses zur fetten oder mageren Seite hin abweicht bzw. verschoben ist, wird das Ziel- bzw. Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis um einen voreingestellten Wert in einer zur Abweichung entgegenge setzten Richtung korrigiert, um das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis anzunähern.

Die vorstehend erläuterten herkömmlichen Systeme sind jedoch mit den folgenden Nachteilen behaftet:

Obgleich bei jedem der vorstehend erläuterten herkömm lichen Systeme das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis gemäß obiger Beschreibung so gesteuert wird, daß es sich unter Konvergierung dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff- Verhältnis annähert, findet ein adsorbierender bzw. Adsorp tionszustand der schädlichen Komponenten bzw. Anteile im Abgas zum Katalysator keinerlei Berücksichtigung. Im ein zelnen ist hinsichtlich der im Abgas enthaltenen Komponen ten bekannt, daß die jeweiligen Anteile von Stickstoffoxid (NOx) und von Sauerstoff (O₂) erhöht werden, wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis zur mageren Seite hin ver schiebt, wohingegen die Anteile von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) erhöht werden, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis zur fetten Seite hin verschoben ist. Wenn die Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses nicht so groß ist, werden diese schädlichen Komponenten im Katalysator adsorbiert, wodurch sie daran gehindert werden, in die Atmosphäre zu entweichen. Bei der vorstehend erläu terten Korrektur in den herkömmlichen Systemen ist es selbst dann, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis angenähert wird, möglich, daß die schädlichen Komponenten in einem ge wissen Ausmaß im Katalysator verbleiben. Wenn die schädli chen Komponenten jedoch im Katalysator verbleiben, wird das Adsorptionsvermögen des Katalysators für diese schädlichen Komponenten entsprechend herabgesetzt, d. h. die Toleranz bzw. der mögliche Schwankungsbereich gegenüber der Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses wird verringert. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug wiederholt beschleunigt und ab bremst, was zu einer entsprechend häufigen Schwankung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses führt, nehmen als Folge davon die im Katalysator verbleibenden schädlichen Komponenten allmählich zu, so daß der Reinigungsgrad des Abgases unzu reichend wird und die schädlichen Komponenten in die Atmo sphäre entweichen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem der gattungsge mäßen Art für eine Brennkraftmaschine derart weiterzubil den, daß die vorstehend erläuterten Nachteile ausgeschaltet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird die ihr zugrunde liegende Aufgabe demnach mittels eines Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystems für eine Brennkraftmaschine gelöst, das eine Luft/Brennstoff-Ver hältnis-Erfassungseinrichtung, die stromauf eines Katalysa tors in einer Abgasleitung der Maschine vorgesehen ist, um auf der Basis des stromauf des Katalysators vorhandenen Ab gases ein Luft/Brennstoff-Verhältnis eines Luft/Brennstoff- Gemisches zu erfassen; eine Abweichungszustand-Bestimmungs einrichtung zum Bestimmen eines Abweichungszustands des er faßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis zu einer fetten Seite oder einer mageren Seite hin verschoben ist; eine Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung, die auf der Basis des von der Abweichungszustand-Bestimmungseinrichtung bestimmten Abweichungszustands des Luft/Brennstoff-Verhält nisses ein Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis in der Weise auf eine einer Richtung der Abweichung des Luft/Brennstoff-Ver hältnisses gegenüberliegende Seite einstellt, daß der Ab weichung entgegengewirkt wird; und eine Brennstoffein spritzmengen-Anpaßeinrichtung aufweist, die auf der Basis des von der Ziel-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstellein richtung eingestellten Ziel-Luft/Brennstoff-Verhältnisses eine Brennstoffeinspritzmenge eines Brennstoffeinspritzven tils anpaßt.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Er findung weist das Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssy stem für eine Brennkraftmaschine eine Luft/Brennstoff-Ver hältnis-Erfassungseinrichtung, die stromauf eines Katalysa tors in einer Abgasleitung der Maschine vorgesehen ist, um ein Luft/Brennstoff-Verhältnis eines Luft/Brennstoff-Gemi sches auf der Basis eines stromauf des Katalysators vorhan denen Abgases zu erfassen; eine Abweichungszustand-Bestim mungseinrichtung zum Ermitteln, ob das erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis einen voreingestellten Fettsei ten-Grenzwert oder einen voreingestellten Magerseiten- Grenzwert übersteigt; eine Ziel-Luft/Brennstoff-Verhältnis- Einstelleinrichtung, die auf der Basis des von der Abwei chungszustand-Bestimmungseinrichtung ermittelten Abwei chungszustands des Luft/Brennstoff-Verhältnisses ein Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einen Magerseiten-Sollwert, der magerer als ein stöchiometrisches Luft/Brennstoff-Ver hältnis ist, einstellt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis den Fettseiten-Grenzwert überschreitet, und auf einen Fett seiten-Sollwert, der fetter als das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, einstellt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis den Magerseiten-Grenzwert über steigt; und eine Brennstoffeinspritzmengen-Anpaßeinrichtung aufweist, die auf der Basis des von der Ziel- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung eingestellt en Ziel-Luft/Brennstoff-Verhältnisses eine Brennstoffein spritzmenge eines Brennstoffeinspritzventils einstellt.

Gemäß einem noch weiteren Gesichtspunkt der Erfindung weist ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine eine stromab eines Katalysators in einer Abgasleitung der Maschine angeordnete stromabseitige Luft/Brennstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung zum Erfas sen eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines Luft/Brennstoff-Gemisches auf der Basis eines Abgases, das den Katalysator passiert hat; eine Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnis-Einstelleinrichtung zum Bestimmen einer Abwei chungsrichtung des erfaßten stromabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnisses bezüglich eines stöchiometri schen Luft/Brennstoff-Verhältnisses und zum Einstellen ei nes Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf eine der Abwei chungsrichtung gegenüberliegende Seite, wobei die Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung unter Zu grundelegung eines Annäherungszustands des erfaßten stro mabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnisses zum stöchiometri schen Luft/Brennstoff-Verhältnis nach der Einstellung das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert zurücksetzt, der vor der Einstellung vorgelegen hat; und eine Brennstof feinspritzmengen-Anpaßeinrichtung aufweist, die unter Zu grundelegung des von der Ziel-Luft/Brennstoff-Verhältnis- Einstelleinrichtung eingestellten Ziel-Luft/Brennstoff-Ver hältnisses eine Brennstoffeinspritzmenge eines Brennstof feinspritzventils einstellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 anhand einer schematischen Darstellung die Gesamtstruktur eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steue rungssystems für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Prinzips der Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnis ses beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 anhand eines Flußdiagramms einen Steue rungsablauf zum Herleiten einer Brennstoffeinspritz menge beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 anhand eines Flußdiagramms einen beim er sten Ausführungsbeispiel durchgeführten Steuerungsab lauf zum Ermitteln, ob sich die Maschine in einem ste tigen oder in einem sich ändernden Fahrzustand befin det;

Fig. 5 eine im voraus in einem Festwertspeicher gespeicherte Karte bzw. Kennlinie zum Herleiten einer Materialkonzentration auf der Basis des jeweiligen Luft/Brennstoff-Verhältnisses;

Fig. 6 anhand eines Zeitdiagramms die jeweilige Beziehung zwischen einem Ausgangssignal eines stromauf eines Dreiwege-Katalysators angeordneten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensors, einer Adsorptions menge des Dreiwege-Katalysators und eines Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses;

Fig. 7 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf ei ner Umkehrsprung- bzw. Wechsel-Übersprungsteuerung beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 anhand eines Zeitdiagramms die gegensei tige Beziehung zwischen einem Ausgangssignal eines stromab des Dreiwege-Katalysators befindlichen O₂-Sen sors und dem Ziel-Luft/Brennstoff-Verhältnis während der Umkehrsprungsteuerung der Fig. 7;

Fig. 9 eine im voraus im Festwertspeicher hin terlegte Karte bzw. Kennlinie zum Ableiten einer Sprung- bzw. Auslaßmenge aus einer minimalen oder maxi malen Adsorptionsmenge des Dreiwege-Katalysators;

Fig. 10 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf einer Reinigungssteuerung beim ersten Ausführungsbei spiel;

Fig. 11 anhand eines Flußdiagramms einen Lern- Startbestimmungsablauf beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 12 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungssteuerung beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 13 anhand eines Flußdiagramms einen Sätti gungsermittlungsablauf beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 14 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf eines Adsorptionsmengen-Herleitungsverfahrens beim er sten Ausführungsbeispiel;

Fig. 15 anhand eines Zeitdiagramms die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des O₂-Sensors und dem Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis während der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungssteuerung der Fig. 12;

Fig. 16 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf einer Reinigungssteuerung bei einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 17 anhand eines Zeitdiagramms die gegensei tige Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensors der Adsorptionsmenge und dem Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis während der Reinigungssteuerung der Fig. 16;

Fig. 18 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf einer Umkehrsprung-Steuerung gemäß einem dritten Aus führungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 19 anhand eines Flußdiagramms einen Lern- Startbestimmungsablauf bei dem dritten Ausführungsbei spiel;

Fig. 20 anhand eines Flußdiagramms ein Durch schnittsbildungsverfahren zum Bilden des Durchschnitts des vom Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses beim dritten Ausführungs beispiel;

Fig. 21 anhand eines Zeitdiagramms einen Abtast zustand des vom Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor er faßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses;

Fig. 22 anhand eines Flußdiagramms eine λ=1- Lernroutine des dritten Ausführungsbeispiels;

Fig. 23 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf einer Reinigungssteuerung gemäß einem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 24 anhand eines Zeitdiagramms ein Verfahren zum Verhindern der Reinigung bei der Reinigungssteue rung der Fig. 23;

Fig. 25 anhand eines Zeitdiagramms ein Verfahren zum Anhalten der Reinigung bei der Reinigungssteuerung der Fig. 23;

Fig. 26 anhand eines Flußdiagramms den Ablauf einer Reinigungssteuerung gemäß einem fünften Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 27 anhand eines Zeitdiagramms die gegensei tige Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensors, des Ausgangssignals des O₂-Sensors und des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis ses während der Reinigungssteuerung der Fig. 26; und

Fig. 28 anhand eines Zeitdiagramms die gegensei tige Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensors und des Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses bei einer abgewandelten Ausführungsform, bei der die Reinigungssteuerung unmit telbar nach Beendigung der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gestartet wird.

Fig. 1 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau bzw. die Struktur einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) und ihrer peripheren Geräte, einschließlich eines Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Viertakt-Funkenzündungsmaschine bzw. einen Viertakt-Ottomotor mit vier Zylindern. Ansaugluft wird von stromauf her über eine Reinigungsvorrichtung bzw. ein Luft filter 2, ein Einlaß- bzw. Ansaugrohr 3, eine Drosselklappe 4, einen Druckausgleichsbehälter 5 und einen Ansaugkrümmer 6 zugeführt. Im Ansaugkrümmer 6 wird die Ansaugluft mit Brennstoff bzw. Kraftstoff vermischt, der von einem für je den Zylinder der Maschine 1 vorgesehenen Brennstoffein spritzventil 7 eingespritzt wird, um ein Luft/Brennstoff- Gemisch mit einem vorgegebenen Luft/Brennstoff-Verhältnis zu bilden, das daraufhin dem entsprechenden Zylinder der Maschine 1 zugeführt wird. Einer für jeden Maschinenzylin der vorgesehenen Zündkerze 8 wird die von einem Verteiler 10 aufgeteilte und von einer Zündungsschaltung 9 gelieferte Hochspannung zugeführt, um das Gasgemisch in jedem der Zy linder der Maschine 1 unter einer vorgegebenen Zeitsteue rung zu zünden bzw. zur Explosion zu bringen. Nach der Ver brennung wird das Abgas über einen Abgas- bzw. Auspuffkrüm mer 11 und ein Abgas- bzw. Auspuffrohr 12 abgeführt. Ein Dreiwege-Katalysator 13 ist im Auspuffrohr 12 angeordnet, um im Abgas aus den Maschinenzylindern enthaltene schädli che Komponenten, wie z. B. CO, HC und NOx, zu reinigen.

Ein Ansaugluft-Temperatursensor 21 und ein Ansaugluft- Drucksensor 22 sind jeweils im Ansaugrohr 3 vorgesehen. Der Ansaugluft-Temperatursensor 21 überwacht bzw. erfaßt eine stromab der Drosselklappe 4 vorliegende Temperatur Tam der Ansaugluft und der Ansaugluft-Drucksensor 22 überwacht den stromab der Drosselklappe 4 herrschenden Druck PM der An saugluft. Weiterhin ist ein Drosselklappensensor 23 vorge sehen, um ein Analogsignal auszugeben, das einen Öffnungs grad der Drosselklappe 4 angibt. Der Drosselklappensensor 23 gibt ferner über einen (nicht gezeigten) Leerlaufschal ter ein Ein/Aus-Signal ab, das angibt, ob die Drosselklappe 4 beinahe ganz geschlossen ist oder nicht. Ein Kühlmittel- Temperatursensor 24 ist am Motorzylinderblock befestigt, um eine Temperatur Thw des Kühlwassers der Maschine zu überwa chen bzw. zu erfassen. Im Verteiler 10 ist zum Überwachen bzw. Erfassen einer Motordrehzahl Ne ein Drehzahlsensor 25 vorgesehen. Der Drehzahlsensor 25 erzeugt 24 Impulse pro 720° CA (Kurbelwellenwinkel), d. h. pro zwei Umdrehungen ei ner Maschinen-Kurbelwelle. Darüberhinaus ist stromauf des Dreiwege-Katalysators 13 im Auspuffrohr 12 ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Sensor 26 (der nachfolgend als A/F-Sensor bezeichnet wird) angeordnet. Der A/F-Sensor 26 überwacht das von den Maschinenzylindern abgegebene Abgas, um ein lineares Signal zu erzeugen, das demjenigen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ (Luftüberschuß-Verhältnis) des Luft/Brennstoff-Gemisches entspricht, welches das über wachte Abgas hervorgerufen hat. Stromab des Dreiwege-Kata lysators 13 ist im Auspuffrohr 12 weiterhin ein Sauerstoff- bzw. O₂-Sensor 27 vorgesehen, der die Abgase überwacht, die durch den Dreiwege-Katalysator 13 gelangt sind, um eine Ausgangsspannung VOX2 zu erzeugen, die davon abhängt, ob dasjenige Luft/Brennstoff-Verhältnis λ des Luft/Brennstoff- Gemisches, welches das überwachte Abgas hervorgerufen hat, bezüglich eines stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhält nisses λ=1 fett oder mager ist.

Eine elektronische Steuereinheit 31 (die nachfolgend als "ECU" bezeichnet wird) dient zum Steuern der Betriebs bedingungen der Brennkraftmaschine 1 und ist als arithme tisch logische Rechenschaltung ausgebildet, die hauptsäch lich eine Zentraleinheit bzw. CPU 32, einen Festwertspei cher bzw. ROM 33, einen Schreib-Lesespeicher bzw. RAM 34, ein Aufbewahrungs- bzw. Backup-RAM 35 und dergleichen ent hält, wobei diese Komponenten mit einem Eingangsanschluß bzw. Eingabeport 36, einem Ausgangsanschluß bzw. Ausgabe port 37 und dergleichen über einen Bus 38 verbunden sind. Der Eingabeport 36 dient zur Eingabe der Erfassungssignale aus den vorstehend genannten Sensoren, während der Ausgabe port 37 dazu dient, Betätigungselementen zur Steuerung des Betriebsablaufs Steuersignale zuzuführen. Im einzelnen emp fängt die ECU 31 über den Eingabeport 36 die die Ansaug luft-Temperatur Tam, den Ansaugluft-Druck PM, den Drossel klappen-Öffnungsgrad TH, die Kühlwasser-Temperatur Thw und die Motordrehzahl Ne repräsentierenden Signale sowie das Luft/Brennstoff-Verhältnis-Signal, die Ausgangsspannung VOX2 und dergleichen aus den vorstehend erwähnten Sensoren. Die ECU 31 berechnet eine Brennstoffeinspritzmenge TAU und eine Zündungs-Zeitsteuerung Ig bzw. Zündzeitpunkte auf der Basis dieser Eingangssignale und führt den Brennstoffein spritzventilen 7 sowie der Zündungsschaltung 9 über den Ausgabeport 37 entsprechende Steuersignale zu, um deren Be triebsabläufe zu steuern. Unter diesen Steuerungsabläufen wird nachstehend die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerung zum Herleiten der Brennstoffeinspritzmenge TAU näher erläu tert.

Um die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerung auszufüh ren, hat die ECU 31 einen Entwurf, der sich aus dem nach stehend beschriebenen Verfahren ergibt. Dieses Entwurfsver fahren ist im einzelnen in der ersten (ungeprüften) Veröf fentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 64-110853 beschrieben, auf die an dieser Stelle voll inhaltlich Bezug genommen wird.

Modellierung eines zu steuernden Objekts

In diesem Ausführungsbeispiel wird als ein Modell eines Systems zum Steuern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ der Brennkraftmaschine 1 ein autoregressives Modell eines sich bewegenden bzw. ändernden Durchschnitts des Grads 1 mit ei ner Totzeit P=3 verwendet, wobei weiterhin eine Annäherung bzw. Approximation unter Berücksichtigung einer Störung d durchgeführt wird.

Zunächst kann die Art des Systems zum Steuern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ unter Verwendung des auto regressiven Modells mit beweglichem Durchschnitt durch fol gende Gleichung (1) approximiert werden:

λ (k) = a · λ (k-1)+b · FAF (k-3) (1)

In dieser Gleichung bezeichnet λ das Luft/Brennstoff- Verhältnis, FAF einen Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrektur koeffizienten, a und b sind Konstanten und k ist eine Va riable, welche die Anzahl von Steuerungszeiten bzw. -Vor gängen vom Beginn einer ersten Abtastung an angibt.

Wenn darüber hinaus die Störung d berücksichtigt wird, kann das Modell des Steuerungssystems durch folgende Glei chung (2) approximiert werden:

λ (k) = a · λ (k-1)+b · FAF (k-3)+d(k-1) (2)

Für die auf diese Weise approximierten Modelle können die Konstanten a und b durch Diskretisierung bzw. Digitali sierung auf der Basis von rotationssynchronen (360° CA) Ab tastungen unter Verwendung einer Schrittantwort leicht er halten werden, d. h. eine Übertragungsfunktion G des Sy stems, das das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ steuert, kann leicht erhalten werden.

Anzeigeverfahren einer Zustandsvariablenmenge X

Durch Umschreiben der obigen Gleichung (2) unter Ver wendung einer Zustandsvariablenmenge λ(k) = [X₁(k), X₂(k), X₃(k), X₄(k)]^T, erhält man folgende Gleichung (3):

Daraus ergibt sich folgendes:

X₁ (k+1) = aX₁ (k)+bX₂ (k)+d(k)=λ (k+1)
X₂ (k+1) = FAF (k-2)
X₃ (k+1) = FAF (k-1)
X₄ (k+1) = FAF (k) (4)

Entwurf eines Realers

Nunmehr wird ein Regler entworfen. Unter Verwendung ei ner optimalen Rückkopplungsverstärkung K = [K₁, K₂, K₃, K₄] und der Zustandsvariablenmenge X^T(k) = [λ(k), FAF(k- 3), FAF(k-2), FAF(k-1)], wird folgende Gleichung (5) erhal ten:

FAF (k) = K · X^T (k) = K₁ · λ (k)+K₂ · FAF (k-3)+K₃ · FAF (k-2)+K₄ · FAF (k-1) (5)

Um folgende Gleichung (6) zu erhalten, wird darüber hin aus ein Integrationsterm Z₁(k) zur Absorption bzw. zum Be seitigen von Fehlern addiert:

FAF (k) = K₁ · λ (k)+K₂ · FAF (k-3)+K₃ · FAF (k-2)+K₄ · FAF (k-1)+Z₁ (k) (6)

Auf diese Art und Weise können das Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ und der Korrekturkoeffizient FAF hergeleitet wer den.

Der Integrationsterm Z₁(k) ist ein Wert, der durch eine Abweichung zwischen einem Ziel- bzw. Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnis λTG und einem tatsächlichen bzw. Ist- Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(k) sowie durch eine Integrati onskonstante Ka bestimmt wird und sich nach folgender Glei chung (7) herleiten läßt:

Z₁ (k) = Z₁ (k-1)+Ka · (λTG-λ (k)) (7)

Fig. 2 zeigt anhand eines Blockdiagramms das System zum Steuern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ, das das auf die vorstehend beschriebene Weise entworfene Modell auf weist. Gemäß Fig. 2 wird eine Z^-1-Transformation angewendet, um den Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF(k) aus dem vorhergehenden Luft/Brennstoff-Verhältnis- Korrekturkoeffizienten FAF(k-1) herzuleiten. Der vorherige Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient FAF(k-1) ist im RAM 34 gespeichert worden und wird bei einem nachfolgen den Steuerungszeitpunkt ausgelesen, um einen neuen Wert des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF(k) herzuleiten.

In Fig. 2 repräsentiert ein mit einer strichgepunkteten Linie umgebener Block P1 einen Abschnitt, der die Zustands variablenmenge λ(k) in einem Zustand bestimmt, bei dem das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ in einer Rückkopplung zum Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG hin gesteuert bzw. ge regelt wird. Ein Block P2 repräsentiert einen akkumulieren den bzw. summierenden Abschnitt zum Herleiten des Integra tionsterms Z₁(k). Ein Block P3 repräsentiert einen Ab schnitt, der auf der Basis der im Block P1 bestimmten Zu standsvariablenmenge λ(k) und des im Block P2 hergeleiteten Integrationsterms Z₁(k) einen Momentanwert des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF(k) berechnet.

Bestimmung der optimalen Rückkopplungsverstärkung K und der Integrationskonstanten Ka

Die optimale Rückkopplungsverstärkung K bzw. -Verstär kungsfaktor und die Integrationskonstante Ka können bei spielsweise durch Minimierung einer Auswertungs- bzw. Be wertungsfunktion J, die durch nachfolgende Gleichung (8) wiedergegeben wird, eingestellt werden:

Die Bewertungsfunktion J strebt eine Minimierung der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ(k) und dem Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG an, während sie die Bewegung bzw. Schwankung des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF(k) einschränkt. Eine Gewichtung der Einschränkung des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF(k) kann durch jeweilige Werte von Gewichtungsparametern Q und R variabel eingestellt werden. Folglich werden die optimale Rückkopplungsverstärkung K und die Integrationskonstante Ka durch Änderung der Werte der Gewichtungsparameter Q und R bestimmt, um verschiedene Simulationen solange zu wiederho len, bis die optimalen Steuerungscharakteristiken bzw. -Ei genschaften erzielt sind.

Die optimale Rückkopplungsverstärkung K und die Inte grationskonstante Ka hängen darüber hinaus von den Modell konstanten a und b ab. Um die Stabilität (robuste Leistung) des Systems gegenüber Schwankungen (Parameterschwankungen) des das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis λ steuern den Systems zu gewährleisten, sollten die optimale Rück kopplungsverstärkung K und die Integrationskonstante Ka folglich unter Berücksichtigung des jeweiligen Schwankungs maßes der Modellkonstanten a und b eingestellt werden. Aus diesem Grund werden die Simulationen unter Berücksichtigung der Schwankung der Modellkonstanten a und b, die in der Praxis hervorgerufen werden können, durchgeführt, um dieje nige optimale Rückkopplungsverstärkung K und Integrations konstante Ka zu bestimmen, die die Stabilität gewährlei sten.

Die ECU 31 ist im voraus in der vorstehend beschriebe nen Art und Weise entworfen worden. Demgemäß führt die ECU 31 die Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses prak tisch unter ausschließlicher Verwendung der vorstehenden Gleichungen (6) und (7) durch.

Nunmehr werden Einzelheiten der Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses nachstehend näher erläutert:

Fig. 3 zeigt anhand eines Flußdiagramms einen von der CPU 32 durchzuführenden Hauptsteuerungsablauf zum Herleiten bzw. Bestimmen der Brennstoffeinspritzmenge TAU.

Dieser Steuerungsablauf wird synchron mit der Maschi nendrehzahl durchgeführt, d. h. pro 360° CA (Kurbelwellenwinkel). In einem ersten Schritt 101 wird un ter Zugrundelegung beispielsweise des Ansaugluftdrucks PM und der Maschinendrehzahl Ne eine Grund- bzw. Basis-Brenn stoffeinspritzmenge Tp hergeleitet. Anschließend wird in einem Schritt 102 ermittelt, ob eine Rückkopplungs-(F/B-) Steuerungsbedingung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ hergestellt ist oder nicht. Die Rückkopplungs-Steuerungsbe dingung wird bekanntlich dann hergestellt bzw. herbeige führt, wenn die Kühlwassertemperatur Thw einen voreinge stellten Wert überschreitet und wenn die Maschine nicht mit hoher Drehzahl sowie nicht unter hoher Belastung läuft. Wenn im Schritt 102 erkannt wird, daß die Rückkopplungs- Steuerungsbedingung hergestellt ist, wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG in einem Schritt 103, der später noch im einzelnen erläutert werden wird, eingestellt und der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient FAF wird in einem Schritt 104 eingestellt, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ dem Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG anzunähern. Im einzelnen wird der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient FAF im Schritt 104 unter Zugrundelegung des Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnisses λTG und des vom A/F-Sensor 26 erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ(k) unter Verwendung der voranstehenden Gleichungen (6) und (7) hergleitet. Darauf hin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 105. Wenn im Schritt 102 demgegenüber entschieden wird, daß die Rück kopplungs-Steuerungsbedingung nicht hergestellt ist, wird der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient FAF auf einen Wert "1" eingestellt und der Ablauf verzweigt zu ei nem Schritt 105.

Im Schritt 105 wird die Brennstoffeinspritzmenge TAU unter Zugrundelegung der Grund-Brennstoffeinspritzmenge Tp, des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF und eines weiteren bekannten Korrekturkoeffizienten FALL eingestellt, indem folgende Gleichung verwendet wird:

TAU=Tp×FAF×FALL.

Daraufhin wird unter Zugrundelegung der auf diese Weise eingestellten Brennstoffeinspritzmenge TAU ein Steuersignal erzeugt und dem Brennstoffeinspritzventil 7 zum Steuern ei ner Ventil-Öffnungszeit, d. h. einer über das Brennstoffein spritzventil 7 zuzuführenden tatsächlichen Brennstoffein spritzmenge, zugeführt. Als Folge davon wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ des Gasgemisches dem Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG angepaßt.

Nunmehr wird ein dem Schritt 103 der Fig. 3 entsprechen der, untergeordneter Steuerungsablauf bzw. ein Unterpro gramm zum Herleiten des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG näher erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG in Abhängigkeit von Be triebszuständen bzw. -Bedingungen der Maschine 1 auf ver schiedene Arten eingestellt. Im einzelnen werden die Be triebszustände der Maschine klassifiziert bzw. unterteilt in einen stetigen Fahrzustand, bei dem sich das Fahrzeug beispielsweise bei konstanter Geschwindigkeit mit der Ma schinendrehzahl Ne bewegt und der Ansaug-Luftdruck PM und dergleichen im wesentlichen konstant gehalten werden, sowie in einen nichtstetigen bzw. Übergangs-Fahrzustand, bei dem das Fahrzeug beschleunigt, so daß die Maschinendrehzahl Ne, der Ansaug-Luftdruck PM und dergleichen schwanken bzw. sich ändern, und bei dem das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ gegen über dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 um ein gewisses Maß abweicht bzw. verschoben ist. Nachfol gend wird demgemäß ein Steuerungsablauf zum Bestimmen bzw. Erkennen des stetigen Fahrzustands oder des Übergangs-Fahr zustands näher erläutert.

Fig. 4 zeigt anhand eines Flußdiagramms den Steuerungs ablauf zur Ermittlung, ob sich die Maschine im stetigen bzw. gleichmäßigen Fahrzustand oder dem Übergangs-Fahrzu stand befindet.

In einem Anfangsschritt 201 überprüft die CPU 32, ob ein Adsorptionsmengen-Herleitungszähler TOSC zurückgesetzt ist oder nicht, d. h., ob sein Wert 0 (Null) ist. Falls die Antwort im Schritt 201 JA lautet, wird in einem Schritt 202 überprüft, ob sich das vom A/F-Sensor überwachte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ in einem Bereich zwischen ei nem voreingestellten Fett-Grenzwert λRL und einem voreinge stellten Mager-Grenzwert λLL befindet, wobei gilt λRL<λ=1<λLL. Im Schritt 202 wird λ(i) verwendet, da das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ gemäß der Darstellung in Fig. 6 aufeinanderfolgend abgetastet wird. Falls die Antwort im Schritt 202 JA lautet, d. h., falls sich das überwachte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, so daß bestimmt werden kann, daß sich die Maschine 1 im stetigen Fahrzustand befindet, wird in einem Schritt 203 eine Inversions- bzw. Wechsel-Über sprungsteuerung ("inversion skip control") durchgeführt. Wie später noch im einzelnen erläutert werden wird, wird die Wechsel-Übersprungsteuerung durchgeführt, um das tat sächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis λ in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 zu hal ten.

Wenn die Antwort im Schritt 202 demgegenüber NEIN lau tet, d. h., wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) nicht innerhalb des durch die voreingestellten Fett- und Mager-Grenzwerte λRL und λLL definierten Bereichs befindet, so daß entschieden werden kann, daß sich die Maschine 1 im Übergangs-Fahrzustand befindet, verzweigt der Ablauf zu ei nem Schritt 204. Im Schritt 204 wird überprüft, ob der Wert des Zählers TOSC eine voreingestellte Abtastzeit Tα er reicht hat. Da der Zähler TOSC gemäß der diesbezüglichen Überprüfung im Schritt 201 zurückgesetzt ist, wird im Schritt 204 eine negative Antwort erhalten, weshalb der Ab lauf zu einem Schritt 205 verzweigt.

Im Schritt 205 wird auf der Basis des vom A/F-Sensor 26 überwachten Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) unter Verwen dung einer in Fig. 5 gezeigten, im voraus im ROM 33 gespei cherten Karte bzw. Kennlinie eine momentane Materialkonzen tration M(i) hergeleitet bzw. ermittelt. Die schädlichen Komponenten NOx und NO₂ im Abgas nehmen bekanntlich dann zu, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 zur ma geren Seite hin abweicht, während die Anteile CO und HC dann zunehmen, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ zur angereicherten bzw. fetten Seite hin abweicht. Da die in Fig. 5 gezeigte Kennlinie die Materialkonzentration M bei diesem Ausführungsbeispiel in Form von O₂ bzw. mit O₂ als Bezugsgröße definiert, wird die Materialkonzentration M an dererseits als ein positiver Wert auf der mageren Seite eingestellt, soweit sie einen Überschuß an O₂ repräsen tiert, während sie als ein negativer Wert auf der fetten Seite eingestellt wird, soweit sie einen durch CO und HC hervorgerufenen Mangel an O₂ repräsentiert.

Nach Herleitung der Materialkonzentration M(i) im Schritt 205 verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 206, bei dem eine zum Dreiwege-Katalysator 13 adsorbierte oder in ihm gespeicherte Adsorptionsmenge OST(i) von O₂ aus der er mittelten Materialkonzentration M(i) und einer Ansaug-Luft menge QA(i) unter Verwendung folgender Gleichung hergelei tet bzw. ermittelt wird:

OST(i)=M(i)×QA(i).

In Anbetracht der Luftströmungs-Verzögerung in der Ma schine 1 repräsentiert die Ansaug-Luftmenge QA(i) in dieser Gleichung einen Wert, der der Luftströmung entspricht, die das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) liefert, aus dem die Materialkonzentration M(i) im Schritt 205 ermittelt wird. D.h., die Ansaug-Luftmenge QA(i) wird in bekannter Weise unter Zugrundelegung der Maschinendrehzahl Ne und des An saug-Luftdrucks PM hergeleitet. Da der Drehzahlsensor 25 zum Überwachen der Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugluft- Drucksensor 22 zum Überwachen des Ansaug-Luftdrucks PM je doch jeweils stromauf des zur Überwachung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ(i) dienenden A/F-Sensors 26 angeordnet sind, wird für die Maschinendrehzahl Ne ein Wert zugeführt bzw. herangezogen, der 1,5 Zeitpunkte bzw. Abta stzeitpunkte vorher erfaßt wurde (d. h. ein Mittelwert des momentanen und der letzten Werte), und es wird für den An saug-Luftdruck PM ein Wert zugrunde gelegt, der 3 Zeitpunkte bzw. Abtastzeitpunkte vorher erfaßt wurde. Demgemäß wird die Ansaug-Luftmenge QA(i) in Übereinstimmung mit folgender Gleichung hergeleitet:

QA(i)∞Ne (I-1.5)×PM (I-3).

Nach Ermittlung der Adsorptionsmenge OST(i) im Schritt 206 verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 207, bei dem eine Gesamt-Adsorptionsmenge OST durch OST←OST+OST(i) erhalten wird. Daraufhin wird in einem Schritt 208 entschieden, ob die im Schritt 207 ermittelte Gesamt-Adsorptionsmenge OST innerhalb eines durch eine voreingestellte minimale Adsorp tionsmenge OSTmin und eine voreingestellte maximale Adsorp tionsmenge OSTmax definierten Bereichs liegt. Die minimale Adsorptionsmenge OSTmin repräsentiert hier eine maximale Adsorptionsmenge des Dreiwege-Katalysators 13 für CO und HC, wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf der fetten Seite befindet. Da die Adsorptionsmenge gemäß vor stehender Beschreibung in Abhängigkeit bzw. als Größe von O₂ definiert ist, nimmt die maximale Adsorptionsmenge für CO und HC einen negativen Wert an, so daß sie als die "minimale Adsorptionsmenge OSTmin" zu definieren ist. Dem gegenüber repräsentiert die maximale Adsorptionsmenge OSTmax eine maximale Adsorptionsmenge des Dreiwege-Katalysa tors 13 für O₂, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λauf der mageren Seite ist. Die Absolutwerte dieser minimalen und maximalen Adsorptionsmengen OSTmin bzw. OSTmax werden bekanntlich mit zunehmender Verschlechterung bzw. nachlas sender Wirkung des Dreiwege-Katalysators 13 verringert. Die minimale und die maximale Adsorptionsmenge OSTmin bzw. OSTmax werden von einer später beschriebenen Adsorptionsmen gen-Lernroutine auf den neuesten Stand gebracht bzw. aktua lisiert, so daß im Schritt 208 die jeweils neuesten Daten verwendet werden.

Wenn im Schritt 208 entschieden wird, daß die momentane Gesamt-Adsorptionsmenge OST zwischen der minimalen Adsorp tionsmenge OSTmin und der maximalen Adsorptionsmenge OSTmax liegt, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 209, bei dem der Zähler TOSC um den Wert "1" inkrementiert wird; darauf hin wird zum Schritt 201 zurückverzweigt. Da der Wert des Zählers TOSC dieses Mal nicht 0 (Null) ist, verzweigt der Ablauf unter Umgehung des Schritts 202 zum Schritt 204. Im Schritt 204 wird überprüft, ob der Wert des Zählers TOSC die Abtastzeit Tα erreicht hat. Wenn die Antwort im Schritt 204 erneut negativ ist, wird in den Schritten 205 bis 207 aus dem momentanen Wert des überwachten Luft/Brennstoff- Verhältnisses λ(i) der momentane Wert der Adsorptionsmenge OST(i) und durch Addieren des momentanen Werts der Adsorp tionsmenge OST(i) zum letzten Wert der Gesamt-Adsorptions menge OST der momentane Wert der Gesamt-Adsorptionsmenge OST ermittelt. Demgemäß wird dieser Ablauf solange fortge setzt, bis die Abtastzeit Tα abgelaufen ist.

Obgleich das abgewichene Luft/Brennstoff-Verhältnis λ allmählich zum stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 zurückgebracht wird, wird die Abtastzeit Tα länger ein gestellt als eine Zeitdauer, die für das normale Wiederein stellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ auf das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis voraussichtlich benötigt wird. Demgemäß wird die Adsorptionsmenge OST(i) weiterhin solange abgetastet, bis das Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ wieder auf das stöchiometrische Luft/Brennstoff- Verhältnis eingestellt ist. Als Folge davon repräsentiert die durch Akkumulation der Adsorptionsmengen OST(i) gebil dete Gesamt-Adsorptionsmenge OST die Gesamtmenge der schäd lichen Komponenten (nämlich NOx bei einer Abweichung zur mageren Seite und CO und HC bei einer Abweichung zur fetten Seite), die aufgrund der Abweichung des Luft/Brennstoff- Verhältnisses λ zur mageren oder fetten Seite bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses im Dreiwe ge-Katalysator 13 adsorbiert oder gespeichert worden sind.

Wenn die Gesamt-Adsorptionsmenge OST andererseits den Bereich zwischen der minimalen Adsorptionsmenge OSTmin und der maximalen Adsorptionsmenge OSTmax verläßt, wie dies in Fig. 6 durch eine Einpunkt-Strich-Kurve angedeutet ist, wird im Schritt 208 eine negative Antwort erhalten, so daß die Gesamt-Adsorptionsmenge OST in einem Folgeschritt 210 durch die minimale Adsorptionsmenge OSTmin und die maximale Ad sorptionsmenge OSTmax gesichert wird. D.h., wenn die Ge samt-Adsorptionsmenge OST den Bereich zwischen der minima len Adsorptionsmenge OSTmin und der maximalen Adsorptions menge OSTmax verläßt, wird angenommen daß der Dreiwege-Ka talysator 13 auf der fetten oder mageren Seite gesättigt worden ist und demzufolge nicht mehr in der Lage ist, die schädlichen Komponenten, wie CO, HC und NOx, zu adsorbie ren. Dies bedeutet, daß diese schädlichen Komponenten vom Dreiwege-Katalysator 13 abgegeben werden, so daß der jewei lige Absolutwert der minimalen Adsorptionsmenge OSTmin und der maximalen Adsorptionsmenge OSTmax sich nicht mehr wei ter erhöht. In diesem Zusammenhang repräsentiert die mini male Adsorptionsmenge OSTmin eine gesättigte Adsorptions menge des Dreiwege-Katalysators 13 auf der fetten Seite, während die maximale Adsorptionsmenge OSTmax eine gesät tigte Adsorptionsmenge des Dreiwege-Katalysators 13 auf der mageren Seite darstellt. Demgemäß wird die Gesamt-Adsorpti onsmenge OST im Schritt 210 auf die minimale Adsorptions menge OSTmin eingestellt, wenn sie gleich groß wie oder kleiner als die minimale Adsorptionsmenge OSTmin wird, wo hingegen die Gesamt-Adsorptionsmenge OST auf die maximale Adsorptionsmenge OSTmax eingestellt wird, wenn sie gleich groß wie oder größer als die maximale Adsorptionsmenge OSTmax wird.

Wenn im Schritt 204 erkannt wird, daß der Wert des Zäh lers TOSC die Abtastzeit Tα erreicht hat, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 211, bei dem der Zähler TOSC auf 0 (Null) zurückgesetzt wird, und schreitet daraufhin weiter zu einem Schritt 212, bei dem eine Reinigungssteuerung ("purge control") durchgeführt wird. Wie später noch im einzelnen erläutert werden wird, wird die Reinigungssteue rung auf der Basis der gemäß obiger Beschreibung ermittel ten Gesamt-Adsorptionsmenge OST durchgeführt, um die vom Dreiwege-Katalysator 13 adsorbierten schädlichen Komponen ten zu eliminieren.

Nachstehend wird die im stetigen Fahrzustand durchge führte Wechsel-Übersprungsteuerung näher erläutert.

Fig. 7 zeigt anhand eines Flußdiagramms den Ablauf der Wechsel-Übersprungsteuerung, die eine dem Schritt 203 in Fig. 4 entsprechende Unterroutine darstellt.

In einem Anfangsschritt 301 überprüft die CPU 32, ob die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 höher (fetter) oder niedriger (magerer) als 0,45 V ist, wobei die letztge nannte Spannung einen dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 entsprechenden Wert reprä sentiert. Falls entschieden wird, daß der Wert "mager" vor liegt, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 302, bei dem geprüft wird, ob die Antwort beim Schritt 301 im letzten Zyklus bzw. Durchlauf dieser Routine der Wert "mager" gewe sen ist. Diese Überprüfung wird im Schritt 302 unter Zu grundelegung von Fett/Mager-Daten durchgeführt, die in ei nem Schritt 304 gespeichert werden, bei dem derartige Fett/Mager-Daten bei jeder Durchführung dieser Routine ge speichert werden. Wenn die Antwort im Schritt 302 demgegen über positiv ist, d. h., wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ auf der mageren Seite gehalten wird, wird in einem Schritt 303 das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG so kor rigiert, daß es ein fetterer Wert wird (λTG←λTG-λIR, worin λIR einen Fett-Integralbetrag bzw. integralen oder ganzzahligen Anreicherungsbetrag bezeichnet), d. h., das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG wird in einer Richtung korrigiert, die der der Abweichung des Luft/Brennstoff-Ver hältnisses bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses entgegengesetzt ist. Darauf hin wird im Schritt 304 im RAM 34 der Wert "mager" als Po larität des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ gespeichert. Da der Fett-Integralbetrag λIR so eingestellt wird, daß er ei nen sehr kleinen Wert aufweist, nimmt das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG gemäß der Darstellung in Fig. 8 allmählich auf der fetten Seite ab.

Wenn die Antwort im Schritt 302 demgegenüber negativ ist, d.h, wenn im Schritt 304 während des vorhergehenden Durchlaufs durch diese Routine der Wert "fett" gespeichert worden ist, so daß der Übergang bzw. Wechsel des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ über das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 hinweg von fett nach mager aufgetreten ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 305, bei dem auf der Basis eines momentanen Werts der minimalen Adsorptionsmenge OSTmin unter Verwendung einer in Fig. 9 ge zeigten, im voraus im ROM 33 gespeicherten Karte bzw. Kenn linie ein Anreicherungs- bzw. Fett-Übersprungbetrag λSKR hergeleitet wird. Wie vorstehend erläutert wurde, wird die minimale Adsorptionsmenge OSTmin durch die später beschrie bene Adsorptionsmengen-Lernroutine aktualisiert. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, ist die jeweilige Größe des Fett-Über sprungbetrags λSKR direkt proportional zum Absolutwert der minimalen Adsorptionsmenge OSTmin. Da der Absolutwert der Adsorptionsmenge OSTmin aufgrund der nachlassenden Wirkung des Dreiwege-Katalysators 13 abnimmt, wird der Fett-Über sprungbetrag λSKR folglich auf einen kleineren Wert einge stellt. Anschließend wird in einem Schritt 306 das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einen fetteren Wert korri giert (λTG←λTG-λIR-λKR), d. h., das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG wird in einer Richtung kor rigiert, die der der Abweichung des Luft/Brennstoff-Ver hältnisses bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses entgegengesetzt ist. An schließend wird im Schritt 304 der Wert "mager" im RAM 34 als Polarität des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ gespei chert. Da der Fett-Übersprungbetrag λSKR im Vergleich zum Fett-Integralbetrag λIR ein ausreichend großer Wert ist, nimmt das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG schnell und stark in sprunghafter Weise über das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 hinweg von mager nach fett ab, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist.

Wenn im Schritt 301 entschieden wird, daß der Wert "fett" vorliegt, wird in einem Schritt 307 in ähnlicher Weise wie beim Schritt 302 überprüft, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ im letzten Durchlauf dieser Routine fett gewesen ist. Falls dies im Schritt 307 bejaht wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 308, bei dem das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG allmählich um einen Mager-Integralbetrag λIL (λTG←λTG+λIL) auf der mageren Seite erhöht wird. Wenn die Antwort im Schritt 307 anderer seits negativ ist, d. h., wenn das Luft/Brennstoff-Verhält nis λ im letzten Durchlauf dieser Routine mager gewesen ist, so daß der Wechsel des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ von mager nach fett bewirkt worden ist, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 309, bei dem ein Mager-Übersprungbe trag λSKL aus der maximalen Adsorptionsmenge OSTmax unter Verwendung der Kennlinie der Fig. 9 ermittelt wird. In einem anschließenden Schritt 310 wird das Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnis λTG rasch und stark in einer überspringenden Weise bzw. sprunghaft um den Mager-Übersprungbetrag λSKL (λTG←λTG+λIL+λKL) über das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 hinweg vergrößert. Da die maximale Adsorptionsmenge OSTmax aufgrund der Verschlech terung des Dreiwege-Katalysators 13 herabgesetzt wird, wird der Mager-Übersprungbetrag λSKL wie im Falle des vorstehend erläuterten Fett-Übersprungbetrags λSKR auf einen geringe ren Wert eingestellt. Ausgehend vom Schritt 308 oder vom Schritt 310 verzweigt der Ablauf zum Schritt 304, bei dem der Wert "fett" als Polarität des Luft/Brennstoff-Verhält nisses λ im RAM 34 gespeichert wird.

Eine Brennkraftmaschine stellt zusammen mit einem Drei wege-Katalysator 13 bekanntlich ein System dar, das im we sentlichen eine große Verzögerungszeit aufweist. Falls das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Luft/Brennstoff-Gemisches durch das Brennstoffeinspritzventil 7 eingangsseitig ge steuert wird, ist demgemäß eine gewisse Zeit erforderlich, bevor sich das Ergebnis der Steuerung an der Ausgangsspan nung VOX2 des O₂-Sensors 27 abgasseitig widerspiegelt. Wenn sich die Ausgangsspannung VOX2 zwischen fett und mager um kehrt, enthält das anschließend zu erfassende Luft/Brennstoff-Verhältnis λ aus diesem Grund bereits einen Faktor einer großen Abweichung zur fetten oder mageren Seite hin. Die vom Fett- oder Mager-Integralbetrag λIL bzw. λIR durchgeführte feinfühlige Korrektur kann daher die Ab weichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ nicht wirksam unterdrücken. Da jedoch bei der vorstehend beschriebenen Wechsel-Übersprungsteuerung das Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG bei der Umkehr der Ausgangsspannung VOX2 durch den ausreichend großen Fett- oder Mager-Übersprungbetrag λSKR bzw. λSKL in überspringender Weise bzw. sprunghaft kor rigiert wird, weicht das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ nicht stark ab, sondern wird während des stetigen Fahrtzustands nahe des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ mit schwacher Abweichung über diesem hinweg gehalten.

Wenn die gesättigte Adsorptionsmenge (OSTmin, OSTmax) aufgrund der Verschlechterung bzw. nachlassenden Wirkung des Dreiwege-Katalysators 13 herabgesetzt wird, wird eben falls hergeleitet, daß der Fett- oder Mager-Übersprungbe trag λSKR bzw. λSKL einen kleineren Wert aufweist, wie dies aus Fig. 9 in Verbindung mit obiger Beschreibung hervorgeht. Folglich wird eine übermäßige Korrektur über die Adsorpti onsgrenze des Dreiwege-Katalysators 13 hinaus, die einen Ausstoß schädlicher Komponenten hervorrufen würde, wirksam verhindert.

Nunmehr wird eine Reinigungssteuerung näher erläutert, die dann durchzuführen ist, wenn das Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ beim Übergangs-Fahrzustand um ein gewisses Maß abweicht.

Fig. 10 zeigt anhand eines Flußdiagramms den Ablauf der Reinigungssteuerung, bei der es sich um eine dem Schritt 212 in Fig. 4 entsprechende Unterroutine handelt.

In einem Anfangsschritt 401 überprüft die CPU 32, ob ein Vorzeichen der im Schritt 207 in Fig. 4 hergeleiteten Gesamt-Adsorptionsmenge OST positiv oder negativ ist. D.h., da die Adsorptionsmenge der schädlichen Komponenten im Dreiwege-Katalysator 13 aufgrund der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ vergrößert wird, wenn die Reinigungssteuerung durchgeführt wird, wird im Schritt 401 entschieden, ob die adsorbierten schädlichen Komponenten durch die Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ auf der mageren Seite oder der fetten Seite hervorgerufen werden.

Unter der Annahme, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ gemäß der Darstellung mittels einer durchgezogenen Kurve in Fig. 6 zur mageren Seite hin verschoben ist, wird im Schritt 401 entschieden, daß das Vorzeichen positiv (mager) ist, worauf in einem Schritt 402 das Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG um einen Fett-Reinigungskorrekturbetrag ΔλR (λ TG←λTG-ΔλR) verringert wird. Der Fett-Reinigungskorrek turbetrag ΔλR wird auf einen Wert eingestellt, der größer als die in der Wechsel-Übersprungsteuerung verwendeten Fett- und Mager-Übersprungbeträge λSKR bzw. λSKL ist. Als Folge davon wird das im Wechsel-Übersprungsteuerungsablauf eingestellte Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG durch den Fett-Reinigungskorrekturbetrag ΔλR weitgehend zur fetten Seite hin korrigiert, so daß das vom A/F-Sensor 26 erfaßte tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) ebenfalls zur fetten Seite hin korrigiert wird. Daraufhin wird in einem Schritt 403 ein momentaner Wert M(i) der Materialkonzentra tion M aus dem vom A/F-Sensor 26 erfaßten Luft/Brennstoff- Verhältnis λ(i) unter Verwendung der Kennlinie der Fig. 5 ermittelt, wie dies im Schritt 205 der Fig. 4 durchgeführt wird. Anschließend wird in einem Schritt 404 aus der Mate rialkonzentration M(i) und der Ansaug-Luftmenge QA(i) unter Zugrundelegung der folgenden Gleichung eine Adsorptionsmen ge OST(i) hergeleitet:

OST(i)=M(i)×QA(i).

Weiterhin wird in einem Schritt 405 die im Schritt 207 in Fig. 4 erhaltene Gesamt-Adsorptionsmenge OST um die im Schritt 404 erhaltene Adsorptionsmenge OST(i) aktualisiert (OST←OST+OST(i)). Da das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) über das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis hinweg zur fetten Seite hin korrigiert wird, wird eine Polarität der Materialkonzentration M(i) gemäß der Darstellung in Fig. 5 negativ, so daß eine Polarität der Adsorptionsmenge OST(i) gleichfalls negativ wird. Als Folge davon wird die Gesamt-Adsorptionsmenge OST im Schritt 405 um die Adsorpti onsmenge OST(i) verringert. Dies bedeutet, daß die Korrek tur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ über das stöchiome trische Luft/Brennstoff-Verhältnis hinweg zur fetten Seite hin die Adsorptionsmenge O₂ und NOx im Dreiwege-Katalysator 13 verringert. Diese Änderung der Adsorptionsmenge im Drei wege-Katalysator 13 wird in diesem Reinigungssteuerungsab lauf unter Zugrundelegung der vom A/F-Sensor 26 erfaßten Änderung im Luft/Brennstoff-Verhältnis λ geschätzt. Nach folgend sei mit dem Begriff "Reinigung" ("purge") ein Phä nomen bezeichnet, bei dem schädliche Komponenten im Dreiwe ge-Katalysator 13 durch die Luft/Brennstoff-Verhältnis- Steuerung so neutralisiert werden, daß die Adsorptionsmenge reduziert wird.

Daraufhin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 406, bei dem überprüft wird, ob eine die Fett-Adsorptionsmenge angebende Kennung XOSTR gesetzt ist oder nicht. Wenn die Kennung XOSTR gesetzt ist, bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ vor der Korrektur des Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG im Schritt 402 fett ist. Da die Kennung XOSCR dieses Mal nicht gesetzt ist, ver zweigt der Ablauf zu einem Schritt 407, bei dem überprüft wird, ob die im Schritt 405 ermittelte Gesamt-Adsorptions menge OST kleiner als ein Mager-Reinigungsbeendigungswert OSTL geworden ist. Falls dies im Schritt 407 verneint wird, wird die Durchführung der Schritte 403 bis 407 wiederholt, um die Gesamt-Adsorptionsmenge OST allmählich zu verrin gern. Wenn die Gesamt-Adsorptionsmenge OST kleiner als der Mager-Reinigungsbeendigungswert OSTL wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 408, bei dem das Luft/Brennstoff- Verhältnis λTG auf den vor seiner Korrektur im Schritt 402 vorliegenden Wert zurückgesetzt wird (λTG←λTG+ΔλR); der Steuerungsablauf ist daraufhin beendet. Als Folge davon wird die Adsorptionsmenge von O₂ (NOx) im Dreiwege-Kataly sator 13 nach Beendigung dieses Reinigungssteuerungsablaufs beinahe auf den Wert 0 (Null) verringert.

In Anbetracht der Luftströmungs-Verzögerung in der Ma schine 1 wird ein Zeitpunkt bzw. eine Zeitsteuerung der Be endigung der Reinigungssteuerung um drei Motorumdrehungen bezüglich desjenigen Zeitpunkts vorverlegt, zu dem das im Dreiwege-Katalysator 13 adsorbierte O₂ (NOx) vollständig gereinigt ist. Im einzelnen wird der Mager-Reinigungsbeen digungswert OSTL mittels folgender Gleichung hergeleitet:

OSTL = - M(i)×QA(i)×3.

In dieser Gleichung handelt es sich bei der Material konzentration M(i) und der Ansaug-Luftmenge QA jeweils um die neuesten Daten während des Reinigungssteuerungsablaufs.

Da die Materialkonzentration M(i) gemäß obiger Be schreibung in der Reinigungssteuerung einen negativen Wert aufweist und da der Mager-Reinigungsbeendigungswert OSTL einen positiven Wert hat, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist das Vorzeichen der Materialkonzentration M(i) in obiger Gleichung invertiert.

Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 demge genüber zur fetten Seite hin verschoben ist, wie dies in Fig. 6 mit einer Zweipunkt-Strich-Kurve angedeutet ist, wird die Reinigungssteuerung auf folgende Art und Weise durchge führt:

Im Schritt 401 wird festgestellt, daß das Vorzeichen der Gesamt-Adsorptionsmenge OST negativ (fett) ist. Darauf hin wird in einem Schritt 409 die Kennung XOSTR gesetzt. Dies bedeutet, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ vor der in einem Folgeschritt 410 durchgeführten Korrektur des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG fett ist. Im an schließenden Schritt 410 wird das Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG über das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Ver hältnis hinweg um einen Mager-Reinigungskorrekturbetrag ΔλL (λTG←λTG+ΔλL) zur mageren Seite hin korrigiert. An schließend werden im Schritt 403 der momentane Wert M(i) der Materialkonzentration M, im Schritt 404 die Adsorpti onsmenge OST(i) und im Schritt 405 die Gesamt-Adsorptions menge OST ermittelt, wie dies vorstehend erläutert wurde. Da das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) in diesem Reini gungssteuerungsablauf über das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis hinweg zur mageren Seite hin ko rrigiert wird, wird das jeweilige Vorzeichen der Material konzentration M(i) bzw. der Adsorptionsmenge OST(i) posi tiv. Folglich wird die Gesamt-Adsorptionsmenge OST um die im Schritt 404 hergeleitete Adsorptionsmenge OST(i) erhöht. Da die Kennung XOSTR im Schritt 409 gesetzt worden ist, wird im anschließenden Schritt 406 dieses Mal eine positive Antwort erhalten, so daß der Ablauf zu einem Schritt 411 verzweigt, bei dem überprüft wird, ob die Gesamt-Adsorpti onsmenge OST größer als ein Fett-Reinigungs-Beendigungswert OSTR ist. Der Fett-Reinigungs-Beendigungswert OSTR wird in gleicher Weise hergeleitet wie der Mager-Reinigungs-Beendi gungswert OSTL. D.h., da die Materialkonzentration M(i) während dieser Reinigungssteuerung einen positiven Wert aufweist und da der Fett-Reinigungsbeendigungswert OSTR, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, einen negativen Wert hat, sollte das Vorzeichen der Materialkonzentration M(i) zur Ermittlung des Fett-Reinigungs-Beendigungswerts OSTR eben falls invertiert sein.

Falls die im Schritt 411 erhaltene Antwort negativ ist, wird die Durchführung der Schritte 403 bis 406 und 411 zur Erhöhung der Gesamt-Adsorptionsmenge OST solange wieder holt, bis im Schritt 411 eine positive Antwort erhalten wird. Wenn im Schritt 411 eine positive Antwort erhalten wird, d. h., wenn die Gesamt-Adsorptionsmenge OST größer als der Fett-Reinigungsbeendigungswert OSTR wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 412, bei dem das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG auf denjenigen Wert (λTG←λTG-ΔλL) zurückgesetzt wird, der vor der Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG im Schritt 410 vorgelegen hat. Der Ablauf verzweigt weiterhin zu einem Schritt 413, bei dem die Kennung XOSTR zurückgesetzt bzw. gelöscht wird, und ist daraufhin beendet.

Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) gemäß vorste hender Beschreibung den Bereich zwischen dem Fettseiten- Grenzwert λRL und dem Magerseiten-Grenzwert λLL verläßt, werden die Schritte 205 bis 210 in Fig. 4 solange wiederholt durchgeführt, bis die Abtastzeit Tα erreicht ist, um die Gesamtmenge der im Dreiwege-Katalysator 13 zu adsorbieren den schädlichen Komponenten zu ermitteln. Daraufhin wird das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG im Schritt 402 oder 410 im Reinigungssteuerungsablauf der Fig. 10 in einer der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ entgegeng esetzten Richtung weitgehend korrigiert, um die adsorbier ten schädlichen Komponenten zu reinigen. Eine Änderung in der O₂-Adsorptionsmenge im Dreiwege-Katalysator 13 wird mittels der Schritte 403 bis 407 oder 403 bis 411 unter Zu grundelegung einer Änderung im Luft/Brennstoff-Verhältnis λ geschätzt. Wenn die Adsorptionsmenge auf 0 (Null) zurückge setzt wird, wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG im Schritt 408 oder 412 auf denjenigen Wert zurückgebracht, der vor der Korrektur im Schritt 402 oder 410 vorgelegen hat. Dies bedeutet, daß, wenn das Luft/Brennstoff-Verhält nis λ zur fetten oder mageren Seite hin abweicht, das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ zu einer der Seite der Abwei chung entgegengesetzten Seite hin korrigiert wird, um da durch der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ entgegenzuwirken oder diese auszugleichen.

Demgemäß ist das Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungs system dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung nicht nur in der Lage, das abgewichene Luft/Brennstoff-Verhältnis λ in gleicher Weise wie die herkömmlichen Systeme dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 anzunä hern, sondern bewirkt darüber hinaus, daß das Adsorptions vermögen des Dreiwege-Katalysators 13 durch Reinigung der adsorbierten schädlichen Komponenten wiederhergestellt wird. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ erneut ab weicht, stellt das voll wiederhergestellte Adsorptionsver mögen des Dreiwege-Katalysators 13 demzufolge sicher, daß die schädlichen Komponenten adsorbiert werden können. Wei terhin ist zu beachten, daß der stromab des Dreiwege-Kata lysators 13 vorgesehene O₂-Sensor 27 eine hohe Empfindlich keit bekanntlich lediglich innerhalb eines schmalen Be reichs nahe des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhält nisses λ=1 aufweist. Da das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ bei diesem Ausführungsbeispiel stromab des Dreiwege-Kataly sators 13 jedoch durch Reinigung der schädlichen Komponen ten im Abgas konstant in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 gehalten wird, wird er findungsgemäß gleichwohl sichergestellt, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ unter Ausnützung der hohen Empfindlichkeit des O₂-Sensors 27 erfaßt werden kann.

Da die Gesamt-Adsorptionsmenge OST auf der Basis der Erfassungswerte des stromab des Dreiwege-Katalysators 13 vorgesehenen A/F-Sensors 26 hergeleitet wird, kann darüber hinaus ein hochgenauer Wert erhalten werden. D.h., wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ stromab des Dreiwege-Katalysa tors 13 erfaßt wird, wird infolge des dem Dreiwege-Kataly sator 13 innewohnenden, sogenannten Speichereffekts eine gewisse Zeit benötigt, bis sich eine Änderung im stromauf vorliegenden Luft/Brennstoff-Verhältnis λ im stromabseitig vorliegenden Luft/Brennstoff-Verhältnis λ widerspiegelt, so daß lediglich alte Daten erhalten werden. Bei Erfassung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ auf der stromauf gelegenen Seite wird die Reinigungssteuerung demgegenüber unter Zu grundelegung neuer Daten durchgeführt. Demgemäß ist bei spielsweise der Schritt 407 oder 411 in der Lage, einen ex akten Zeitpunkt der Beendigung der Reinigungssteuerung zu ermitteln, so daß verhindert wird, daß die Reinigungssteue rung zu lange oder zu kurz durchgeführt wird.

Nunmehr wird die Adsorptionsmengen-Lernroutine zum Ak tualisieren der minimalen Adsorptionsmenge OSTmin und der maximalen Adsorptionsmenge OSTmax des Dreiwege-Katalysators 13, die im Schritt 208 der Fig. 4 und den Schritten 305 und 309 der Fig. 7 verwendet werden, unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 14 näher erläutert.

Im einzelnen zeigt Fig. 11 ein Flußdiagramm einer Lern beginn-Bestimmungsroutine, Fig. 12 ein Flußdiagramm einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungssteuerungsroutine, Fig. 13 ein Flußdiagramm einer Sättigungs-Bestimmungsroutine und Fig. 14 ein Flußdiagramm einer Routine zum Herleiten ei ner gesättigten Adsorptionsmenge.

Die CPU 32 empfängt pro vorgegebenem Intervall ein Er fassungssignal aus einem (nicht gezeigten) Fahrzeugge schwindigkeitssensor und die vorstehend genannten Steue rungsabläufe werden von der CPU 32 jedesmal dann durchge führt, wenn das Fahrzeug jeweils 2000 km zurückgelegt hat, was unter Verwendung des Erfassungssignals aus dem Fahr zeuggeschwindigkeitssensor berechnet wird.

Gemäß Fig. 11 überprüft die CPU 32 in einem Anfangs schritt 501, ob die überwachte Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 innerhalb eines Bereichs liegt, der durch ei nen voreingestellten Fett-Grenzwert VRL und einen voreinge stellten Mager-Grenzwert VLL (VRL<λ=1<VLL) definiert ist. Falls dies im Schritt 501 verneint wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 502, da festgestellt wird, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ soweit abgewichen ist, daß dieser Zustand für die Durchführung der Adsorptionsmengen- Lernroutine nicht geeignet ist. Im Schritt 502 wird ein Wartezeitzähler TIN auf 0 (Null) zurückgesetzt. Anschlie ßend verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 503, bei dem ei ne Lern-Durchführungskennung XOSTG gelöscht wird.

Wenn im Schritt 501 demgegenüber festgestellt wird, daß die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 zwischen dem Fett-Grenzwert VRL und dem Mager-Grenzwert VLL liegt, wird der Wartezeitzähler TIN in einem Schritt 504 um den Wert "1" inkrementiert und es wird in einem Folgeschritt 505 ge prüft, ob der jeweilige Wert des Wartezeitzählers TIN eine voreingestellte Wartezeit TINL überschreitet.

Wenn im Schritt 505 festgestellt wird, daß die Warte zeit TINL abgelaufen ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 506, bei dem überprüft wird, ob sich die Maschine 1 im stetigen Fahrzustand befindet oder nicht. D.h., diese Entscheidung wird beispielsweise unter Zugrundelegung der vom Drehzahlsensor 25 überwachten Maschinendrehzahl Ne und dem vom Ansaugluft-Drucksensor 22 erfaßten Ansaug-Luftdruck PM getroffen. Im Schritt 506 wird dann eine positive Ant wort erhalten, wenn diese überwachten Werte im wesentlichen konstant sind. Im Ansprechen auf eine positive Antwort im Schritt 506 verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 507, bei dem überprüft wird, ob eine voreingestellte Lernintervall zeit T seit einem Zeitpunkt, bei dem die Lern-Durchfüh rungskennung XOSTG gelöscht worden ist (XOSTG=1→0), abgelaufen ist. Falls im Schritt 507 festgestellt wird, daß die Lernintervallzeit T abgelaufen ist, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 508, bei dem die Lern-Durchführungs kennung XOSTG gesetzt wird, worauf dieser Steuerungsablauf beendet ist.

Wenn die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 demge genüber den Bereich zwischen dem Fett-Grenzwert VRL und dem Mager-Grenzwert VLL verläßt, bevor in jedem der Schritte 505 bis 507 eine positive Antwort erhalten wird, führt der Steuerungsablauf die Schritte 502 und 503 durch, um die Verarbeitung vom Schritt 501 aus zu wiederholen.

Wenn die Lern-Durchführungskennung XOSTG im Schritt 508 der Fig. 11 gesetzt wird, verzweigt der Steuerungsablauf ge mäß Fig. 12 von einem dort gezeigten Anfangsschritt 601 zu einem Schritt 602, bei dem geprüft wird, ob ein Wert eines Korrekturdurchführungszählers Tc eine voreingestellte Fett- Korrekturzeit TR überschreitet, d. h., ob die Fett-Korrek turzeit TR abgelaufen ist. Falls im Schritt 602 festge stellt wird, daß die Fett-Korrekturzeit TR nicht abgelaufen ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 603, bei dem das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG auf ein voreingestell tes Fett-Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λRT eingestellt wird. In einem anschließenden Schritt 604 wird der Korrek turdurchführungszähler Tc um den Wert "1" inkrementiert und der Ablauf kehrt zum Schritt 601 zurück. Folglich wird das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG gemäß der Darstellung in Fig. 15 beim Fett-Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λRT, das sich bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff- Verhältnisses λ=1 auf der fetten Seite befindet, solange festgehalten, bis die Fett-Korrekturzeit TR gemäß der dies bezüglichen Feststellung im Schritt 602 abgelaufen ist. Als Folge davon nehmen CO und HC im Abgas zu, um am Dreiwege Katalysator 13 adsorbiert zu werden. Der O₂-Sensor 27 er zeugt in Abhängigkeit von der Adsorptionsmenge im Dreiwege Katalysator 13 die Ausgangsspannung VOX2 auf der fetten Seite.

Wenn im Schritt 602 festgestellt wird, daß die Fett- Korrekturzeit abgelaufen ist, wird in einem Schritt 605 überprüft, ob der Wert des Korrekturdurchführungszählers Tc einen Wert überschreitet, der eine Summe aus der Fett-Kor rekturzeit TR und einer voreingestellten Mager-Korrektur zeit TL ist, d. h., ob die Mager-Korrekturzeit TL nach Ab lauf der Fett-Korrekturzeit TR abgelaufen ist. Falls dies im Schritt 605 verneint wird, wird das Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG in einem Schritt 606 auf ein voreingestelltes Mager-Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λLT eingestellt. Dar aufhin verzweigt der Ablauf zum Schritt 604, bei dem der Korrekturdurchführungszähler Tc um "1" inkrementiert wird, und kehrt zum Schritt 601 zurück. Folglich wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG gemäß der Darstellung in Fig. 15 bei dem sich bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 auf der mageren Seite be findenden Mager-Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λLT solange gehalten, bis die Mager-Korrekturzeit TL abgelaufen ist, was im Schritt 605 erfaßt wird. Als Folge davon nimmt O₂ im Abgas zu, um am Dreiwege-Katalysator 13 während der Fett- Korrektur adsorbiertes CO und HC zu reinigen, so daß die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 in die Nähe des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 zurück gebracht wird. Wenn die Summe aus der Fett-Korrekturzeit TR und der Mager-Korrekturzeit TL abgelaufen ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 607, bei dem die Lern-Durchfüh rungskennung XOSTG gelöscht wird, und wird daraufhin been det.

Nachfolgend wird auf Fig. 13 Bezug genommen; wenn die Lern-Durchführungskennung XOSTG im Schritt 508 der Fig. 11 gesetzt wird, wird in einem Anfangsschritt 701 eine positi ve Antwort erhalten, so daß der Ablauf zu einem Schritt 702 verzweigt. Im Schritt 702 wird überprüft, ob die Ausgangs spannung VOX2 einen voreingestellten Sättigungs-Bestim mungspegel VSL übersteigt, der größer als der Fett-Grenz wert VRL im Schritt 501 der Fig. 11 eingestellt ist, und zwar aufgrund der im Schritt 603 der Fig. 12 durchgeführten Fett-Korrektur des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG. Wenn im Schritt 702 festgestellt wird, daß die Ausgangs spannung VOX2 den Sättigungs-Bestimmungspegel VSL nicht übersteigt, wird der Steuerungsablauf beendet. Wenn im Schritt 702 demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 703, bei dem eine Sättigungs-Bestimmungskennung XOSTOV gesetzt wird, und wird daraufhin beendet. Der Sättigungs-Bestimmungspegel VSL wird so voreingestellt, daß er diejenige Ausgangsspannung VOX2 repräsentiert, die der O₂-Sensor 27 dann erzeugt, wenn der Dreiwege-Katalysator 13 gesättigt ist, d. h., wenn die Adsorptionsmenge von CO und HC die Adsorptionsgrenze über schreitet, so daß der Dreiwege-Katalysator 13 das adsor bierte CO und HC auszustoßen beginnt.

Nachfolgend wird auf Fig. 14 Bezug genommen; wenn die Lern-Durchführungskennung XOSTG im Schritt 607 der Fig. 12 gelöscht wird, verzweigt der Ablauf von einem Anfangs schritt 801 zu einem Schritt 802, womit festgestellt wird, daß ein Durchlauf der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abwei chungssteuerung beendet worden ist. Im Schritt 802 wird überprüft, ob die Sättigungs-Bestimmungskennung XOSTOV ge setzt oder nicht. Wenn die Kennung XOSTOV nicht gesetzt ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 803, womit ent schieden wird, daß die Adsorptionsmenge von CO und HC die Adsorptionsgrenze des Dreiwege-Katalysators 13 bei der letzten Durchführung der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abwei chungssteuerung nicht überschreitet. Im Schritt 803 werden die Fett-Korrekturzeit TR und die Mager-Korrekturzeit TL jeweils um eine voreingestellte Zeit Ta verlängert.

Nachfolgend wird erneut auf die Fig. 11 und 12 Bezug genommen; wenn die Lernintervallzeit T ausgehend von demje nigen Zeitpunkt, bei dem die Lern-Durchführungskennung XOSTG im Schritt 607 der Fig. 12 gelöscht worden ist, abge laufen ist, verzweigt der in Fig. 11 dargestellte Ablauf vom Schritt 507 zum Schritt 508, wodurch die Lern-Durchfüh rungskennung XOSTG gesetzt wird. Folglich wird die in Fig. 12 gezeigte Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungs steuerungsroutine erneut durchgeführt. Da die Fett-Korrek turzeit TR im Schritt 803 der Fig. 14 um die hinzuaddierte Zeit Ta verlängert worden ist, wird die Adsorptionsmenge im Dreiwege-Katalysator 13 im Vergleich zu der bei der letzten Durchführung dieser Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungs steuerungsroutine erhöht. Da die Mager-Korrekturzeit TL gleichfalls um die addierte Zeit Ta verlängert worden ist, wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ auf das stöchiometri sche Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 zurückgeführt, wenn die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungssteuerung beendet ist. Wenn im Schritt 702 der Fig. 13 weiterhin festgestellt wird, daß die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 den Sättigungs-Bestimmungspegel VSL nicht überschreitet, werden die Fett-Korrekturzeit TR und die Mager-Korrekturzeit TL im Schritt 803 der Fig. 14 weiter verlängert. Wenn im Schritt 702 demgegenüber festgestellt wird, daß die Ausgangsspan nung VOX2 den Sättigungs-Bestimmungspegel VSL übersteigt, wird die Sättigungs-Bestimmungskennung XOSTOV im Schritt 703 gesetzt.

Im Ansprechen auf das Setzen der Sättigungs-Bestim mungskennung XOSTOV im Schritt 703 verzweigt der Ablauf ausgehend vom Schritt 802 zu einem in Fig. 14 gezeigten Schritt 804, bei dem ein momentaner Wert der minimalen Ad sorptionsmenge OSTmin von CO und HC im Dreiwege-Katalysator 13, der gemäß obiger Beschreibung für das Fehlen des von CO und HC benötigten O₂ repräsentativ ist, unter Zugrundele gung folgender Gleichung hergeleitet:

OSTmin=MR×QA×TR.

In dieser Gleichung repräsentiert MR die dem Fett-Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λRT entsprechende und demgemäß aus dem Fett-Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λRT unter Verwendung der Kennlinie der Fig. 5 hergeleitete Material konzentration M. Folglich hat MR einen negativen Wert, wes halb die minimale Adsorptionsmenge OSTmin ebenfalls einen negativen Wert annimmt.

Daraufhin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 805, bei dem ein momentaner Wert der maximalen Adsorptionsmenge OSTmax auf den Absolutwert der im Schritt 804 ermittelten minimalen Adsorptionsmenge OSTmin eingestellt wird, und wird anschließend beendet.

Die minimale Adsorptionsmenge OSTmin und die maximale Adsorptionsmenge OSTmax, die auf diese Weise hergeleitet worden sind, werden im Schritt 208 in Fig. 4 und in den Schritten 305 und 309 der Fig. 7 gemäß vorstehender Be schreibung verwendet. Demgemäß werden die Wechsel-Über sprungsteuerung und die Reinigungssteuerung auf der Basis minimaler und maximaler Adsorptionsmengen OSTmin bzw. OSTmax durchgeführt, die unter Berücksichtigung der Ver schlechterung bzw. nachlassenden Wirkung des Dreiwege-Kata lysators 13 derart auf den neuesten Stand gebracht werden, daß die Emission schädlicher Komponenten über einen langen Zeitraum wirksam verhindert wird.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel in einer Reinigungssteuerung zum Einstellen des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich demgemäß auf die wesentlichen Unterschiede gegenüber dem ersten Ausfüh rungsbeispiel.

Fig. 16 zeigt anhand eines Flußdiagramms einen Reini gungssteuerungsablauf gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Rei nigungssteuerung konstant bzw. ständig durchgeführt, d. h. sowohl während des stetigen als auch des Übergangs-Fahrzu stands. Folglich entspricht der in Fig. 16 dargestellte Steuerungsablauf den in den Fig. 4, 7 und 10 des ersten Ausführungsbeispiels gezeigten Steuerungsabläufen.

Gemäß Fig. 16 wird in einem Anfangsschritt 901 ein mo mentaner Wert der Materialkonzentration M(i) auf der Basis des vom A/F-Sensor 26 erfaßten tatsächlichen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ(i) unter Verwendung der in Fig. 5 gezeigten Kennlinie hergeleitet. Daraufhin wird in einem Schritt 902 die Adsorptionsmenge OST(i) unter Zugrun delegung der Materialkonzentration M(i) und der Ansaug- Luftmenge QA(i) hergeleitet. Anschließend wird in einem Schritt 903 die Gesamt-Adsorptionsmenge OST durch OST← OST+OST(i) berechnet, worauf in einem Schritt 904 überprüft wird, ob ein Vorzeichen der Gesamt-Adsorptionsmenge OST po sitiv oder negativ ist. Wenn das Vorzeichen positiv ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 905, bei dem über prüft wird, ob die Gesamt-Adsorptionsmenge OST einen Mager seiten-Grenzwert αOSTmax übersteigt. Der Wert OSTmax ist die in der Adsoptionsmengen-Lernsteuerung im ersten Ausfüh rungsbeispiel aktualisierte maximale Adsorptionsmenge, wäh rend der Koeffizient α unter Sicherheitsgesichtspunkten vorgesehen wird. Folglich wird der Magerseiten-Grenzwert αOSTmax gemäß der Darstellung in Fig. 17 so eingestellt, daß er ausreichend kleiner als die maximale Adsorptionsmenge OSTmax ist. Wenn die Gesamt-Adsorptionsmenge OST den Mager seiten-Grenzwert αOSTmax beim Schritt 905 nicht übersteigt, kehrt der Ablauf zum Schritt 901 zurück, womit festgestellt ist, daß die Adsorptionsmenge NOx so gering ist, daß die Korrektur des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG nicht erforderlich ist.

Wenn die Gesamt-Adsorptionsmenge OST im Schritt 905 demgegenüber den Magerseiten-Grenzwert αOSTmax übersteigt, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 906, wodurch festge stellt wird, daß die Adsorptionsmenge von NOx möglicherwei se soweit ansteigt, daß sie die maximale Adsorptionsmenge OSTmax des Dreiwege-Katalysators 13 übersteigt. Folglich wird das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG im Schritt 906 auf einen voreingestellten Fett-Reinigungssollwert λTGR eingestellt. Daraufhin kehrt der Ablauf zum Schritt 901 zu rück. Als Folge davon wird das Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG gemäß der Darstellung in Fig. 17 bei dem Fett- Reinigungssollwert λTGR gehalten, der sich bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 auf der fetten Seite befindet. Das tatsächliche Luft/Brennstoff- Verhältnis λ(i) wird mit einer Verzögerung zur fetten Seite hin korrigiert, worauf die unter Zugrundelegung des korri gierten Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ(i) erhaltene ge samt-Adsorptionsmenge OST über 0 (Null) hinaus zur fetten Seite hin korrigiert wird, d. h. zur negativen Seite.

Im Anschluß hieran wird die Gesamt-Adsorptionsmenge OST mittels der Schritte 901 bis 903 so aktualisiert, daß das Vorzeichen der Gesamt-Adsorptionsmenge OST im Schritt 904 negativ wird. Daraufhin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 907, bei dem überprüft wird, ob die Gesamt-Adsorp tionsmenge OST morgen unterhalb eines Fettseiten-Grenzwerts βOSTmin liegt. Wie der Magerseiten-Grenzwert αOSTmax wird auch der Absolutwert des Fettseiten-Grenzwerts βOSTmin so eingestellt, daß er ausreichend kleiner ist als der der mi nimalen Adsorptionsmenge OSTmin, der in der Adsorptionsmen gen-Lernroutine beim ersten Ausführungsbeispiel aktuali siert wird. Wenn die Gesamt-Adsorptionsmenge OST im Schritt 907 nicht unterhalb des Fettseiten-Grenzwerts βOSTmin liegt, kehrt der Ablauf zum Schritt 901 zurück, da festge stellt wird, daß die Adsorptionsmenge von CO und HC so ge ring ist, daß die Korrektur des Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnisses λTG nicht erforderlich ist. Wenn die Gesamt-Ad sorptionsmenge OST im Schritt 907 demgegenüber unterhalb des Fettseiten-Grenzwerts βOSTmin liegt, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 908, da festgestellt wird, daß die Adsorptionsmenge von CO und HC möglicherweise soweit an steigt, daß sie einen Abfall der Gesamt-Adsorptionsmenge OST unter die minimale Adsorptionsmenge OSTmin erlaubt. Folglich wird das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG im Schritt 908 auf einen voreingestellten Mager-Reinigungs sollwert λTGL eingestellt. Daraufhin kehrt der Ablauf zum Schritt 901 zurück. Als Folge davon wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG gemäß der Darstellung in Fig. 17 beim Mager-Reinigungssollwert λTGL gehalten, der sich bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Ver hältnisses λ=1 auf der mageren Seite befindet. Das tatsäch liche Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) wird mit einer Verzö gerung zur mageren Seite hin korrigiert, worauf die Gesamt- Adsorptionsmenge OST über 0 (Null) hinaus zur mageren Seite hin korrigiert wird, d. h. zur positiven Seite.

Gemäß vorstehender Beschreibung wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG jedesmal dann, wenn die Ge samt-Adsorptionsmenge OST den Bereich zwischen dem Mager seiten-Grenzwert αOSTmax und dem Fettseiten-Grenzwert βOSTmin verläßt, abwechselnd zwischen dem Fett-Reinigungssoll wert λTGR auf der fetten Seite und dem Mager-Reinigungs sollwert λTGL auf der mageren Seite invertiert bzw. umge schaltet. Als Folge davon wird die Gesamt-Adsorptionsmenge OST zwischen der maximalen und minimalen Adsorptionsmenge OSTmax und OSTmin mit ausreichenden Rändern bzw. Abständen von diesen gesteuert, während sie zwischen der mageren und fetten Seite schwankt. Folglich hält der Dreiwege-Katalysa tor 13 sein Adsorptionsvermögen beständig größer als ein vorgegebener Wert, um die schädlichen Komponenten während der einer Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ nachfolgenden Zeit zu adsorbieren, so daß die Effizienz bzw. der Wirkungsgrad der Reinigung deutlich verbessert wird.

Nunmehr wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfin dung näh 46418 00070 552 001000280000000200012000285914630700040 0002004322344 00004 46299er erläutert.

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch eine Lernsteuerung, bei der das vom A/F-Sensor 26 stromaufseitig erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ immer dann als stöchiometri sches Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 gelernt bzw. verwendet wird, wenn sich das vom O₂-Sensor 27 stromab des Dreiwege Katalysators 13 erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 annähert.

In der nachfolgenden Beschreibung wird hauptsächlich auf die wesentlichen Unterschiede gegenüber dem ersten Aus führungsbeispiel Bezug genommen.

Fig. 18 zeigt anhand eines Flußdiagramms eine Wechsel- Übersprungsteuerungsroutine gemäß dem dritten Ausführungsbe ispiel, Fig. 19 zeigt anhand eines Flußdiagramms eine Lern beginn-Bestimmungsroutine gemäß dem dritten Ausführungsbei spiel, Fig. 20 zeigt anhand eines Flußdiagramms eine Durch schnittsbildungsroutine für das vom A/F-Sensor 26 erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis gemäß dem dritten Ausführungsbe ispiel und Fig. 22 zeigt anhand eines Flußdiagramms eine λ=1 Lernroutine gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Der in Fig. 18 gezeigte Steuerungsablauf entspricht mit Ausnahme von Schritten 951 und 952, die neu hinzugefügt sind, der Wechsel-Übersprungsteuerungsroutine der Fig. 7 beim ersten Ausführungsbeispiel. Wenn im Schritt 302 auf der Ba sis der Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 entschieden wird, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ bezüglich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 von fett nach mager gewechselt hat bzw. invertiert worden ist, verzweigt der Ablauf über den Schritt 305 zum Schritt 306, bei dem das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG in über springender Art zur rechten Seite hin korrigiert wird, wor auf zu einem Schritt 951 verzweigt wird, bei dem ein Über sprunganzahl-Zähler CSKIP zum Zählen der Anzahl von Über sprung-Korrekturen um "1" inkrementiert wird. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ beim Schritt 307 von mager nach fett invertiert worden ist, verzweigt der Ablauf in ähnlicher Weise über den Schritt 309 zum Schritt 310, bei dem das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG in übersprin gender Weise zur mageren Seite hin korrigiert wird, worauf zu einem Schritt 952 verzweigt wird, bei dem der Übersprun ganzahl-Zähler CSKIP um "1" inkrementiert wird. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ stromab des Dreiwege-Katalysa tors 13 zwischen fett und mager umgeschaltet wird, so daß die Übersprung-Korrektur des Soll-Luft/Brennstoff-Verhält nisses λTG durchgeführt wird, wird der Übersprunganzahl- Zähler CSKIP auf diese Weise in Einerstufen bzw. jeweils um den Wert eins inkrementiert.

Nunmehr wird auf Fig. 19 Bezug genommen; in einem An fangsschritt 1001 wird überprüft, ob die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 innerhalb eines Bereichs liegt, der durch einen voreingestellten Fettseiten-Grenzwert VRL und einen voreingestellten Magerseiten-Grenzwert VLL definiert ist (VRL<λ=1<VLL). Wenn dies im Schritt 1001 verneint wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1002, womit entschieden ist, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ stromab des Dreiwege-Katalysators 13 stark schwankt, so daß es für die Durchführung der λ=1 Lernroutine nicht geeignet ist. Im Schritt 1002 wird ein Wartezeit-Zähler CNIT zurück gesetzt und eine Lern-Durchführungskennung XNET gelöscht, worauf der Ablauf beendet ist.

Wenn die Antwort im Schritt 1001 demgegenüber positiv ist, d. h., wenn die Ausgangsspannung VOX2 zwischen dem Fettseiten-Grenzwert VRL und dem Magerseiten-Grenzwert VLL liegt, schreitet der Ablauf zu einem Schritt 1003, bei dem der Wartezeit-Zähler um "1" inkrementiert wird, worauf bei einem Folgeschritt 1004 überprüft wird, ob der Wert des Wartezeit-Zählers CNIT 20 Sekunden erreicht hat. Wenn im Schritt 1004 20 Sekunden erreicht worden sind, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1005, womit entschieden worden ist, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ stromab des Drei wege-Katalysators 13 ausreichend stabil ist, um die λ=1- Lernroutine durchführen zu können. Im Schritt 1005 wird die Lern-Durchführungskennung XNET gesetzt und der Steuerungs ablauf ist damit beendet.

Gemäß Fig. 20 wird die Durchschnittsbildungs-Routine al le 8 Millisekunden durchgeführt, d. h. zu jedem Zeitpunkt, zu dem das vom A/F-Sensor 26 erfaßte Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ von der CPU 32 eingelesen wird.

Bei der nachstehenden Erläuterung wird nunmehr angenom men, daß ein Punkt A in Fig. 21 ein Luft/Brennstoff-Verhält nis λ(i-1) repräsentiert, das bei der letzten bzw. vorher gehenden Durchführung dieser Routine eingelesen worden ist, daß weiterhin ein an einer magereren Position als der Punkt A befindlicher Punkt B ein momentanes Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ(i) repräsentiert und daß eine Fettseiten-Ände rungskennung XAFR gelöscht ist. Die Fettseiten-Änderungs kennung XAFR gibt, sofern sie gesetzt ist, an, daß sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ bei der letzten Durchführung dieser Routine zur fetten Seite hin geändert hat.

Wenn die Antwort bei einem Schritt 1101 in Fig. 20 posi tiv ist, d. h., wenn die Lern-Durchführungskennung XNET im Schritt 1005 der Fig. 19 gesetzt worden ist, wird in einem Schritt 1102 überprüft, ob λ(i)-λ(i-1) gleich oder größer als 0 (Null) ist. Da der Wert von λ(i)-λ(i-1) dieses Mal größer als 0 ist, wird im Schritt 1102 eine positive Ant wort erhalten (mager), so daß der Ablauf zu einem Schritt 1103 verzweigt, bei dem überprüft wird, ob die Fettseiten- Änderungskennung XAFR gelöscht ist. Da die Fettseiten-Ände rungskennung XAFR gemäß obiger Beschreibung gelöscht ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1104, womit entschie den wird, daß λ(i-1) kein Spitzenwert ist, da sich sowohl λ(i-1) als auch λ(i) zur mageren Seite hin geändert haben. Beim Schritt 1104 wird im RAM 34 λ(i) als λ(i-1) für eine nachfolgende Durchführung dieser Routine gespeichert.

Wenn daraufhin bei einem Punkt C in Fig. 21 ein neues Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) eingelesen wird, wird im Schritt 1102 diesmal eine negative Antwort erhalten (fett), so daß der Ablauf zu einem Schritt 1105 verzweigt, bei dem überprüft wird, ob die Fettseiten-Änderungskennung XAFR ge setzt ist. Da die Fettseiten-Änderungskennung XAFR gelöscht ist, wird im Schritt 1105 eine negative Antwort erhalten (Wechsel bzw. Inversion), so daß der Ablauf zu einem Schritt 1106 verzweigt, da nunmehr entschieden ist, daß λ(i-1) (Punkt B) ein Spitzenwert ist, da λ(i-1) zur mageren Seite (zum Punkt B) hin geändert worden ist, während λ(i) zur fetten Seite (zum Punkt C) hin geändert worden ist. Im Schritt 1106 wird die Fettseiten-Änderungskennung XAFR ge setzt. Daraufhin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1107, bei dem ein zentrales Luft/Brennstoff-Verhältnis AF- center durch Bildung des Durchschnitts von λ(i-1) (Punkt B) und einem im RAM 34 gespeicherten neuesten Spitzenwert λBFP hergeleitet wird. Der letzte Spitzenwert λBFP repräsentiert denjenigen Spitzenwert, bei dem das Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ das letzte Mal zur fetten Seite hin geändert wor den ist. In einem Folgeschritt 1108 wird der Einfluß des zentralen Luft/Brennstoff-Verhältnisses AFcenter um ein letztes mittleres Luft/Brennstoff-Verhältnis AFcenterAV ge dämpft bzw. abgeschwächt, um ein momentanes mittleres Luft/Brennstoff-Verhältnis AFcenterAV zu erhalten. Darauf hin wird in einem Schritt 1109 im RAM 34 λ(i-1) (Punkt B) als neuester Spitzenwert λBFP gespeichert, worauf diese Routine über den vorhergehenden Schritt 1104 beendet wird.

Wenn demgegenüber im Schritt 1103 ermittelt wird, daß ein Wechsel von fett nach mager stattgefunden hat, ver zweigt der Ablauf zu einem Schritt 1110, bei dem die Fett seiten-Änderungskennung XAFR gelöscht wird. Anschließend verzweigt der Ablauf zum Schritt 1107, bei dem das zentrale Luft/Brennstoff-Verhältnis AFcenter hergeleitet wird, und daraufhin zum Schritt 1108, bei dem das mittlere Luft/Brennstoff-Verhältnis AFcenterAV erhalten wird.

Durch die vorstehend beschriebene Vergleichmäßigungs- Routine wird die vom A/F-Sensor 26 erfaßte sägezahnförmige Schwankung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ eliminiert, so daß die nachstehend im Detail erläuterte λ=1-Lernroutine zuverlässiger durchgeführt werden kann.

Gemäß Fig. 22 wird in einem Anfangsschritt 1201 geprüft, ob die Lern-Durchführungskennung XNET gesetzt ist. Falls dies im Schritt 1201 verneint wird, d. h., falls die Lern- Durchführungskennung XNET im Schritt 1005 in Fig. 19 nicht gesetzt ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1202, der einen Übersprung-Zeitzähler CCEN sowie den vorstehend erwähnten Übersprunganzahl-Zähler CSKIP zurücksetzt, worauf der Steuerungsablauf beendet ist, d. h., die λ=1-Lernroutine wird nicht durchgeführt.

Wenn im Schritt 1201 demgegenüber festgestellt wird, daß die Lern-Durchführungskennung XNET gesetzt ist, d. h., wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ stromab des Dreiwege Katalysators 13 ausreichend stabil ist, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 1203, bei dem der Übersprungzeitzäh ler CCEN um "1" inkrementiert wird. Anschließend wird in einem Schritt 1204 überprüft, ob ein Wert des Übersprung zeitzählers CCEN 10 Sekunden erreicht hat. Wenn der Wert des Übersprungzeitzählers CCEN noch nicht 10 Sekunden er reicht hat, wird in einem Schritt 1205 überprüft, ob der Wert des Übersprunganzahl-Zählers CSKIP gleich oder größer als 10 ist.

Wenn der Wert des Übersprungzeitzählers CCEN im Schritt 1204 10 Sekunden erreicht, bevor der Wert des Übersprungan zahl-Zählers CSKIP den Wert 10 erreicht, wird der Steue rungsablauf beendet. D.h., wenn die Anzahl der Übersprung- Korrekturen pro Zeiteinheit so klein wie oben ist, kann festgestellt werden, daß der Wechsel des Luft/Brennstoff- Verhältnisses λ zwischen fett und mager auf der stromabge legenen Seite nicht häufig ist, so daß das Luft/Brennstoff- Verhältnis λ auf der stromabgelegenen Seite nicht konver giert wird, um sich dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff- Verhältnis λ=1 anzunähern.

Das auf der stromaufgelegenen Seite vom A/F-Sensor 26 erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ enthält bekanntlich einen Fehler, der durch verschiedene Faktoren hervorgerufen wird, wie z. B. durch eine individuelle Charakteristik bzw. Kennlinie oder einen verschlechterten Zustand des Sensors, eine Strömungsrate des Abgases oder einen Auftreffzustand des Abgases auf den Sensor. Demgegenüber konnte erfindungs gemäß bestätigt werden, daß das auf der stromabgelegenen Seite vom O₂-Sensor 27 erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ ohne einen derartigen Fehler korrekt aufzeigt, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ innerhalb eines Fensters des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ=1 gesteu ert wird. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ auf der stromabgelegenen Seite dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 gemäß vorstehender Beschrei bung nicht angenähert wird, kann folglich angenommen wer den, daß sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ auf der stromaufgelegenen Seite dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 nicht annähert.

Wenn der Wert des Übersprunganzahl-Zählers CSKIP im Schritt 1205 demgegenüber gleich oder größer als 10 wird, bevor der Wert des Übersprungzeitzählers CCEN beim Schritt 1204 den Zählstand 10 Sekunden erreicht, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 1206. Wenn die Anzahl der Übersprung- Korrekturen pro Zeiteinheit wie oben groß ist, kann ermit telt werden, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ auf der stromabgelegenen Seite häufig zwischen fett und mager wech selt, um dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 angenähert zu werden. Folglich kann dieses Mal angenom men werden, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ auf der stromaufgelegenen Seite zur Annäherung an das stöchiometri sche Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 konvergiert wird. Aus diesem Grund wird im Schritt 1206 dieses Luft/Brennstoff- Verhältnis λ auf der stromaufgelegenen Seite, d. h. das in der vorstehenden Durchschnittsbildungs-Routine hergeleitete mittlere Luft/Brennstoff-Verhältnis AFcenterAV, als der den λ=1-Punkt repräsentierende Wert gelernt bzw. übernommen (AF λ=1←AFcenterAV).

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das vom A/F-Sensor erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ unter Zugrundelegung des auf diese Weise gelernten Werts AFλ=1 korrigiert, wobei dieses korrigierte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ beispiels weise im Schritt 205 der Fig. 4 und im Schritt 403 der Fig. 10 zur Ermittlung der Materialkonzentration M(i) heran gezogen wird. Folglich wird der vorstehend genannte Fehler des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ auf der stromauf gelege nen Seite wirksam eliminiert, so daß die Gesamt-Adsorpti onsmenge OST mit hoher Genauigkeit hergeleitet wird, was es ermöglicht, die Reinigungssteuerung dieser hochzuverlässi gen Gesamt-Adsorptionsmenge OST durchzuführen. Als Folge davon werden beispielsweise solche Situationen wirksam ver hindert, bei denen die Reinigungssteuerung zur Korrektur des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG zur mageren Seite hin durchgeführt wird, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis tatsächlich zur mageren Seite hin verschoben ist, oder bei denen der Reinigungs-Beendigungszeitpunkt nicht präzise er mittelt werden kann, was zu einer zu langen oder zu kurzen Korrektur führt.

Nachstehend wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel in einem Verarbeitungsablauf zum Verhindern einer Reinigung, bei dem vor dem Start der Rei nigung unter Zugrundelegung des vom O₂-Sensor 27 erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ auf der stromabgelegenen Seite entschieden wird, ob eine Richtung der durchzuführen den Reinigung korrekt oder falsch ist, sowie durch einen Verarbeitungsablauf zum Anhalten der Reinigung, bei dem während der Durchführung der Reinigung unter Zugrundelegung des vom O₂-Sensor 27 erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnis ses λ auf der stromabgelegenen Seite ermittelt wird, ob ei ne Richtung der durchzuführenden Reinigung korrekt oder falsch ist.

Bei der nachfolgenden Beschreibung wird hauptsächlich auf die wesentlichen Unterschiede gegenüber dem ersten Aus führungsbeispiel eingegangen.

Fig. 23 zeigt anhand eines Flußdiagramms eine Reini gungssteuerungsroutine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, die der Reinigungssteuerungsroutine der Fig. 10 des er sten Ausführungsbeispiels mit Ausnahme von Schritten 1301 bis 1304 entspricht, die neu hinzugefügt sind.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird zu einem Zeit punkt, bei dem dieser Steuerungsablauf durchgeführt wird (ein in Fig. 24 oder 25 mit T1 bezeichneter Zeitpunkt), die von der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ her vorgerufene Gesamt-Adsorptionsmenge OST beim Schritt 207 in Fig. 4 hergeleitet.

Es sei nun angenommen, daß das vom A/F-Sensor 26 er faßte Luft/Brennstoff-Verhältnis auf der stromaufgelegenen Seite gemäß der Darstellung in Fig. 24 zur mageren Seite hin abgewichen ist. In einem Schritt 401 in Fig. 23 wird über prüft, ob ein Vorzeichen der Gesamt-Adsorptionsmenge OST positiv oder negativ ist. Da das Vorzeichen dieses Mal po sitiv ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1301, bei dem überprüft wird, ob die Ausgangsspannung VOX2 des O₂- Sensors 27 gleich groß wie oder größer als ein voreinge stellter Fettseiten-Grenzwert VRL ist. Wenn die Ausgangs spannung VOX2 im Schritt 1301 kleiner als der Fettseiten- Grenzwert VRL ist, werden der Schritt 402 und die nachfol genden Schritte wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch geführt, um die Reinigung durch Korrektur des Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG zur fetten Seite hin so durchzuführen, daß die im Dreiwege-Katalysator 13 adsor bierten schädlichen Komponenten gereinigt werden. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 demgegenüber gleich groß wie oder größer als der Fettseiten-Grenzwert VRL ist, wird der Ab lauf ohne Durchführung des Schritts 402 und der nachfolgen den Schritte beendet.

Da das vom O₂-Sensor 27 erfaßte Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ auf der stromabgelegenen Seite einen zuverlässi gen Wert enthält, ist es möglich, wie bereits beim vorste henden dritten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, den Adsorptionszustand der dem Dreiwege-Katalysator 13 zuge führten schädlichen Komponenten unter Zugrundelegung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ auf der stromabgelegenen Seite vorherzusagen. Folglich dient die Verarbeitung im Schritt 1301 zur Bestätigung, ob eine Richtung der durchzu führenden Säuberung im Schritt 402 korrekt ist oder nicht. D.h., wenn die Ausgangsspannung VOX2 kleiner als der Fett seiten-Grenzwert VRL ist, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, daß das Vorzeichen der tatsächlichen Gesamt-Adsorptionsmen ge OST positiv ist, wie dies in Fig. 24 mit einer durchge henden Linie angedeutet ist. Dies bedeutet, daß die Korrek tur des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG zur fetten Seite hin, d. h. die im Schritt 402 durchzuführende Reini gung zur rechten Seite hin, die adsorbierten schädlichen Komponenten reinigen kann, um die Gesamt-Adsorptionsmenge OST zu verringern. Folglich ermöglicht der Schritt 1301 die Durchführung der Reinigung im Schritt 402, da festgestellt wird, daß eine Richtung der Reinigung korrekt ist. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 demgegenüber gleich groß wie oder größer als der Fettseiten-Grenzwert VRL ist, ist die Wahr scheinlichkeit hoch, daß das Vorzeichen der tatsächlichen Gesamt-Adsorptionsmenge OST negativ ist, wie dies in Fig. 24 durch eine Zweipunkt-Strich-Linie angedeutet ist, so daß die im Schritt 402 durchzuführende Reinigung zur fetten Seite hin den Absolutwert der Gesamt-Adsorptionsmenge OST vergrößert. Folglich verhindert der Schritt 1301 die Durch führung der Reinigung im Schritt 402, da festgestellt wird, daß eine Richtung der Reinigung falsch ist.

Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ auf der stromauf gelegenen Seite andererseits zur fetten Seite hin abgewi chen ist, so daß im Schritt 401 ein negatives Vorzeichen der Gesamt-Adsorptionsmenge OST ermittelt wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1302, bei dem überprüft wird, ob die Ausgangsspannung VOX2 kleiner als ein voreingestell ter Magerseiten-Grenzwert VLL ist. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1302 gleich groß wie oder größer als der Magerseiten-Grenzwert VLL ist, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, daß das Vorzeichen der tatsächlichen Gesamt-Adsorpti onsmenge OST negativ ist, so daß die Korrektur des Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG zur mageren Seite hin, d. h. die im Schritt 410 durchzuführende Reinigung zur mage ren Seite hin, den Absolutwert der Gesamt-Adsorptionsmenge OST verringern kann. Folglich ermöglicht der Schritt 1302 die Durchführung der Reinigung beim Schritt 410, da festge stellt wird, daß eine Richtung der Reinigung korrekt ist. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Gegensatz hierzu im Schritt 1302 kleiner als der Magerseiten-Grenzwert VLL ist, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, daß das Vorzeichen der tatsächlichen Gesamt-Adsorptionsmenge OST positiv ist, so daß die im Schritt 410 durchzuführende Reinigung zur mage ren Seite die Gesamt-Adsorptionsmenge OST vergrößert. Dem gemäß verhindert der Schritt 1302 die Durchführung der Rei nigung beim Schritt 410, da erkannt wird, daß eine Richtung der Reinigung falsch ist.

Selbst wenn im Schritt 401 das Vorzeichen der Gesamt- Adsorptionsmenge OST aufgrund des Erfassungsfehlers des A/F-Sensors 26 falsch beurteilt wird, verhindert der Schritt 1301 oder 1302 aufgrund der vorstehend erläuterten Wirkung die Reinigung in der gleichen Richtung wie das Vor zeichen der tatsächlichen Gesamt-Adsorptionsmenge OST, so daß eine Erhöhung des Absolutwerts der Gesamt-Adsorptions menge OST wirksam verhindert wird.

Wenn die Reinigung zur fetten Seite hin im Schritt 402 begonnen wird, wie dies in Fig. 25 mit einer durchgezogenen Linie angedeutet ist, wird die Gesamt-Adsorptionsmenge OST über die Schritte 403 bis 405 hergeleitet. Anschießend ver zweigt der Ablauf über den Schritt 406 zu einem Schritt 1303, bei dem überprüft wird, ob die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 gleich groß wie oder größer als der Ma gerseiten-Grenzwert VLL ist. Falls dies im Schritt 1303 verneint wird, d. h., wenn die Ausgangsspannung VOX2 kleiner als der Magerseiten-Grenzwert VLL ist, wird im Schritt 407 wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels überprüft, ob die Gesamt-Adsorptionsmenge OST kleiner wird als der Mager- Reinigungsbeendigungswert OSTL. Wenn die Gesamt-Adsorpti onsmenge OST gleich groß wie oder größer als der Mager-Rei nigungsbeendigungswert OSTL ist, kehrt der Ablauf zum Schritt 403 zurück. Wenn die Gesamt-Adsorptionsmenge OST demgegenüber kleiner als der Mager-Reinigungsbeendigungs wert OSTL ist, wird das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG im Schritt 408 zur mageren Seite hin korrigiert, d. h., im Schritt 408 wird das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG auf den vor der Korrektur beim Schritt 402 vorliegenden Wert zurückgesetzt, worauf die Reinigung zur fetten Seite hin beendet ist.

Wenn die Ausgangsspannung VOX2 demgegenüber im Schritt 1303 gleich groß oder größer als der Magerseiten-Grenzwert VLL wird, bevor die Gesamt-Adsorptionsmenge OST im Schritt 407 kleiner als der Mager-Reinigungsbeendigungswert OSTL wird, wird die Reinigung zur fetten Seite hin im Schritt 408 sofort gestoppt oder angehalten.

Die Verarbeitung im Schritt 1303 dient zum Überwachen einer Verzögerung in der Reinigungs-Beendigungsermittlung im Schritt 407. D.h., wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1303 kleiner als der Magerseiten-Grenzwert VLL ist, wird dem Schritt 407 vom Schritt 1303 erlaubt festzulegen, ob die Reinigung fortzusetzen oder zu beenden ist, da fest gestellt, daß sich die tatsächliche Gesamt-Adsorptionsmenge OST noch nicht in die Nähe von 0 (Null) verringert hat, so daß es besser ist, diese Entscheidung dem Schritt 407 zu überlassen. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 andererseits gleich groß oder größer als der Magerseiten-Grenzwert VLL wird (zu einem in Fig. 25 mit T2 bezeichneten Zeitpunkt), hat sich die tatsächliche Gesamt-Adsorptionsmenge OST be reits auf den Wert 0 (Null) verringert, wie dies in Fig. 25 mittels einer durchgezogenen Linie angedeutet ist. Folglich wird im Schritt 1303 entschieden, daß die Reinigungs-Been digungsbestimmung im Schritt 407 verzögert ist. Aus diesem Grund wird im Schritt 1303 die Reinigung im Schritt 408 un mittelbar angehalten, da die weitere Reinigung in einer falschen Richtung durchgeführt wird, was den Absolutwert der Gesamt-Adsorptionsmenge OST entsprechend vergrößert.

Wenn andererseits im Schritt 410 die Reinigung zur ma geren Seite hin begonnen wird, verzweigt der Ablauf über die Schritte 403 bis 406 zu einem Schritt 1304, bei dem überprüft wird, ob die Ausgangsspannung VOX2 kleiner als der Fettseiten-Grenzwert VRL ist. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1304 gleich groß wie oder größer als der Fettseiten-Grenzwert VRL ist, wird im Schritt 411 wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels überprüft, ob die Ge samt-Adsorptionsmenge OST größer als der Fett-Reinigungsbe endigungswert OSTR wird, d. h., ob der Absolutwert der Ge samt-Adsorptionsmenge OST kleiner als der Absolutwert des Fett-Reinigungsbeendigungswerts OSTR wird. Wenn die Gesamt- Adsorptionsmenge OST im Schritt 411 größer als der Fett- Reinigungsbeendigungswert OSTR ist, wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG im Schritt 412 zur fetten Seite hin korrigiert, d. h. im Schritt 412 wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG auf den vor der Korrektur im Schritt 410 vorhandenen Wert zurückgesetzt, so daß die Rei nigung beendet ist.

Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1304 demge genüber kleiner als der Fettseiten-Grenzwert VRL wird, be vor die Gesamt-Adsorptionsmenge OST im Schritt 411 größer als der Fett-Reinigungsbeendigungswert OSTR wird, wird im Schritt 1304 die Reinigung im Schritt 412 unverzüglich an gehalten, da festgestellt wird, daß sich der Absolutwert der Gesamt-Adsorptionsmenge OST bereits nahezu auf 0 (Null) verringert hat, so daß in der Reinigungs-Beendigungsbestim mung beim Schritt 411 eine Verzögerung hervorgerufen wird, weshalb eine weitere Reinigung in der falschen Richtung durchgeführt werden würde.

Wenn die Verzögerung in der Reinigungs-Beendigungsbe stimmung im Schritt 407 oder 411 aufgrund des Erfassungs fehlers des A/F-Sensors 26 hervorgerufen wird, wird die Reinigung folglich dann angehalten, wenn sich die tatsäch liche Gesamt-Adsorptionsmenge OST eng an 0 (Null) annähert, so daß eine Erhöhung des Absolutwerts der Gesamt-Adsorpti onsmenge OST wirksam verhindert wird, die andernfalls auf grund der fortgesetzten Reinigung in der falschen Richtung hervorgerufen werden würde.

Gemäß vorstehender Beschreibung wird bei diesem vierten Ausführungsbeispiel durch Vergleich der Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 mit dem Fettseiten- und Magerseiten- Grenzwert VRL bzw. VLL vor Beginn der Reinigung entschie den, ob eine Richtung der durchzuführenden Reinigung kor rekt ist. Wenn sie falsch ist, wird die Durchführung der Reinigung verhindert. In ähnlicher Weise wird während der Durchführung der Reinigung überprüft, ob eine Richtung der durchgeführten Reinigung korrekt ist. Wenn sie falsch ist, wird die Durchführung der Reinigung gestoppt oder angehal ten. Als Folge davon werden die adsorbierten schädlichen Komponenten mit hoher Zuverlässigkeit gereinigt.

Nunmehr wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfin dung näher beschrieben.

Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, daß der Start und die Be endigung der Reinigung unter Zugrundelegung der Ausgangs spannung VOX2 des O₂-Sensors 27 festgelegt werden, und zwar ohne die Gesamt-Adsorptionsmenge OST im Dreiwege-Katalysa tor 13 zu ermitteln.

In der nachfolgenden Beschreibung wird im wesentlichen lediglich auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausfüh rungsbeispiel eingegangen.

Fig. 26 zeigt anhand eines Flußdiagramms einen Reini gungssteuerungsablauf gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, der anstelle der Steuerungsabläufe der Fig. 4 und 10 beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.

Es sei nun angenommen, daß das Luft/Brennstoff-Verhält nis λ stromauf des Dreiwege-Katalysators 13 im wesentlichen stabil ist und unter Annäherung an das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 konvergiert. In einem An fangsschritt 1401 wird überprüft, ob das vom A/F-Sensor 26 erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) innerhalb eines Be reichs konvergiert, der durch einen voreingestellten Fett seiten-Grenzwert λRL und einen voreingestellten Magersei ten-Grenzwert λRL definiert ist (λRL<λ=1<λLL). Da im Schritt 1401 dieses Mal eine positive Antwort erhalten wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1402, bei dem überprüft wird, ob eine Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abwei chungskennung XOSAR gesetzt ist. Falls sie gesetzt ist, gibt die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungskennung XOSAR an, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ stark abweicht oder schwankt. Da die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abwei chungskennung XOSAR gelöscht ist, wird dieser Steuerungsab lauf beendet. D.h., wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ unter Annäherung an das stöchiometrische Luft/Brennstoff- Verhältnis λ=1 konvergiert, wird angenommen, daß die Ad sorptionsmenge der schädlichen Komponenten so gering ist, daß das Adsorptionsvermögen des Dreiwege-Katalysators 13 nicht beeinflußt wird. Folglich wird die Reinigung nicht durchgeführt.

Wenn demgegenüber das stromaufseitige Luft/Brennstoff- Verhältnis λ stark abweicht, verzweigt der Ablauf vom Schritt 1401 zu einem Schritt 1403, bei dem die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungskennung XOSAR gesetzt und ein Wartezeitzähler CCNT zurückgesetzt wird. Wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ erneut dem stöchiometri schen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 annähert, wird im Schritt 1402 dieses Mal folglich eine positive Antwort er halten, da die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abweichungsken nung XOSAR im Schritt 1403 gesetzt worden ist. Daraufhin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1404, bei dem der Wartezeitzähler CCNT um "1" inkrementiert wird. Daraufhin wird in einem Schritt 1405 überprüft, ob der Wert bzw. Zählstand des Wartezeitzählers CCNT 1 Sekunde erreicht hat.

Falls dies im Schritt 1405 bejaht wird, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 1406, da nunmehr festgestellt ist, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ ausreichend stabil ist, um die Durchführung der Reinigung zu ermöglichen. Im Schritt 1406 wird überprüft, ob die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 kleiner als ein voreingestellter Mager seiten-Grenzwert VLL ist.

Wie bereits anhand des dritten Ausführungsbeispiels er läutert wurde, zeigt sich, daß das stromabseitige, vom O₂- Sensor 27 erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis λ im Vergleich zum stromaufseitigen, vom A/F Sensor 26 erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnis λ einen zuverlässigen Wert auf weist. Folglich ist es möglich, den Adsorptionszustand der schädlichen Komponenten zum Dreiwege-Katalysator 13 unter Zugrundelegung des vom O₂-Sensor 27 erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ vorherzusagen oder zu schätzen. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sensors 27 gemäß der Darstellung in Fig. 27 im Schritt 1406 kleiner als der Magerseiten-Grenzwert VLL ist, wird angenommen, daß die schädlichen Komponenten auf der mageren Seite, wie z. B. NOx, aufgrund der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhält nisses λ zur mageren Seite hin im Dreiwege-Katalysator 13 adsorbiert werden. Folglich wird in einem Schritt 1407 das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG zur fetten Seite hin korrigiert (λTG←λTG-ΔλR), um die Reinigung durchzufüh ren. Als Folge davon wird die Adsorptionsmenge im Dreiwege Katalysator 13 reduziert, wodurch sich die Ausgangsspan nung VOX2 allmählich der Spannung 0,45 V nähert, die dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 ent spricht.

Nunmehr verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1408, bei dem überprüft wird, ob eine Adsorptionsmengen-Fettkennung XOSTR gesetzt ist. Falls sie gesetzt ist, gibt die Adsorptions mengen-Fettkennung XOSTR an, daß das Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ vor der Korrektur des Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG fett ist. Da die Adsorptionsmengen-Fettkennung XOSTR dieses Mal nicht gesetzt ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1409, bei dem überprüft wird, ob die Aus gangsspannung VOX2 gleich groß wie oder größer als der Ma gerseiten-Grenzwert VLL wird. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1409 gleich groß wie oder größer als der Magerseiten-Grenzwert VLL wird, wird das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG in einem Schritt 1410 auf den vor der im Schritt 1407 durchgeführten Korrektur vor liegenden Wert zurückgesetzt (λTG←λTG+ΔλR), um die Rei nigung zu beenden. Anschließend verzweigt der Ablauf zu ei nem Schritt 1411, bei dem die Luft/Brennstoff-Verhältnis- Abweichungskennung XOSAR gelöscht wird, und wird daraufhin beendet.

Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1406 anderer seits gleich groß wie oder größer als der Magerseiten- Grenzwert VLL ist, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 1412, bei dem überprüft wird, ob die Ausgangsspannung VOX2 gleich groß wie oder größer als ein Fettseiten-Grenzwert VRL ist. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 kleiner als der Fettseiten-Grenzwert VRL ist, d. h., wenn die Ausgangsspan nung VOX2 zwischen dem Magerseiten-Grenzwert VLL und dem Fettseiten-Grenzwert VRL liegt, wird dieser Steuerungsab lauf ohne Durchführung der Reinigung beendet, womit ent schieden ist, daß die Adsorptionsmenge der schädlichen Kom ponenten so gering ist, daß das Adsorptionsvermögen des Dreiwege-Katalysators 13 nicht beeinflußt wird.

Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1412 anderer seits gleich groß wie oder größer als der Fettseiten-Grenz wert VRL ist, wird in einem Schritt 1413 die Adsorptions mengen-Fettkennung XOSTR gesetzt und in einem Schritt 1414 das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG zur mageren Seite hin korrigiert (λTG←λTG+ΔλL), um die Reinigung durchzu führen. Daraufhin verzweigt der Ablauf über den Schritt 1408 zu einem Schritt 1415. Wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1415 kleiner als der Fettseiten-Grenzwert VRL wird, wird in einem Schritt 1416 das Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnis λTG auf den vor der im Schritt 1414 durchgeführ ten Korrektur vorhandenen Wert zurückgesetzt (λTG←λTG-ΔλL), um die Reinigung zu beenden. In einem Folgeschritt 1417 wird daraufhin die Adsorptionsmengen-Fettkennung XOSTR ge löscht. Der Steuerungsablauf verzweigt dann weiter zum Schritt 1411, bei dem die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Abwei chungskennung XOSAR gelöscht wird und ist damit beendet. Durch diesen Reinigungssteuerungsablauf wird die Adsorpti onsmenge im Dreiwege-Katalysator 13 schließlich im wesent lichen auf 0 (Null) verringert.

Gemäß vorstehender Beschreibung wird bei diesem Ausfüh rungsbeispiel, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ abge wichen ist, nicht nur das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 angenä hert, sondern darüber hinaus das Soll-Luft/Brennstoff-Ver hältnis λTG auf eine einer Richtung der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ entgegengesetzte Seite ein gestellt, um die zum Dreiwege-Katalysator 13 aufgrund der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ adsorbierten schädlichen Komponenten zu reinigen, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Folglich wird der Dreiwe ge-Katalysator 13 stets bei seinem maximalen Adsorptions vermögen gehalten, um die schädlichen Komponenten während einer aufeinanderfolgenden Abweichung des Luft/Brennstoff- Verhältnisses λ sicher zu adsorbieren, so daß der Reini gungswirkungsgrad deutlich verbessert wird.

Da der Start und die Beendigung der Reinigung jeweils unter Zugrundelegung der Ausgangsspannung VOX2 des O₂-Sen sors 27, die sich in Abhängigkeit vom Adsorptionszustand der schädlichen Komponenten zum Dreiwege-Katalysator 13 än dert, festgelegt werden, ist es im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nicht notwendig, aufeinanderfolgend die Gesamt-Adsorptionsmenge OST der schädlichen Komponenten un ter Zugrundelegung des stromaufseitigen Luft/Brennstoff- Verhältnisses λ herzuleiten. Folglich kann der Steuerungs ablauf vereinfacht werden, was zu einer entsprechenden Ver ringerung der Kosten des gesamten Luft/Brennstoff-Verhält nis-Steuerungssystems führt.

Nachfolgend werden verschiedene Abwandlungsformen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. An dieser Stelle ist auch anzumerken, daß der Begriff "Luft/Brennstoff-Verhältnis" möglichst allgemein zu verstehen ist.

Bei den vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispielen wird die Materialkonzentration M(i) in den Schritten 205, 403 und 901 unter Zugrundelegung des tatsächlichen Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ(i) hergelei tet und die Adsorptionsmenge OST(i) wird in den Schritten 206, 404 und 902 als das Produkt der auf diese Weise herge leiteten Materialkonzentration M(i) und der Ansaug-Luft menge QA(i) hergeleitet. Dieses Verfahren kann jedoch auf verschiedene Weise vereinfacht werden. Wenn sich beispiels weise die Maschinendrehzahl Ne und der Ansaug-Luftdruck PM, auf die die Herleitung der Ansaug-Luftmenge QA gestützt wird, nicht stark ändern, kann die Materialkonzentration M(i) selbst als die Adsorptionsmenge OST(i) betrachtet wer den, ohne die Ansaug-Luftmenge QA zu berücksichtigen. Da, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, die Materialkonzentration M(i) aus dem Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) ermittelt wird, ist es weiterhin möglich, das Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ(i) selbst als die Adsorptionsmenge OST(i) zu be trachten. Folglich wird beispielsweise beim ersten Ausfüh rungsbeispiel das abgetastete Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) Schritt für Schritt addiert, um die Summe im Schritt 207 des in Fig. 4 gezeigten Steuerungsablaufs herzuleiten, und das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ(i) wird Schritt für Schritt von der Summe des Schritts 405 im Reinigungssteue rungsablauf der Fig. 10 subtrahiert, um den Beendigungszeit punkt der Reinigung zu bestimmen.

Beim voranstehend ersten, dritten und vierten Ausfüh rungsbeispiel wird die Herleitung der Gesamt-Adsorptions menge OST der schädlichen Komponenten dann begonnen, wenn im Schritt 202 entschieden wird, daß das Luft/Brennstoff- Verhältnis λ(i) nicht innerhalb des Bereichs zwischen dem Fettseiten-Grenzwert λRL und dem Magerseiten-Grenzwert λLL liegt. Jedoch kann die Herleitung der Gesamt-Adsorptions menge OST auch dann gestartet werden, wenn die Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses λ aufgrund einer Verzöge rung der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerung, wie z. B. bei Beginn einer Fahrzeugbeschleunigung, erwartet wird.

Bei dem voranstehend erläuterten ersten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel wird die Reinigungssteuerung dann gestartet, wenn die Abtastzeit Tα im Schritt 204 abge laufen ist. Jedoch kann beispielsweise dann, wenn die Her leitung der Gesamt-Adsorptionsmenge OST gemäß vorstehender Erläuterung bei Beginn der Fahrzeugbeschleunigung gestartet wird, die Reinigungssteuerung begonnen werden, wenn die Be schleunigung beendet ist. Wenn bei der unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerung, d. h. der sogenannten modernen Steuerung, das zur fetten oder mageren Seite hin abgewichene Luft/Brennstoff-Verhält nis λ dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis λ=1 angenähert wird, hat das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ das Bestreben, einmal zur gegenüberliegenden Seite gesteuert zu werden. Folglich kann die Reinigungssteuerung unmittelbar nach Beendigung einer derartigen Abweichung gestartet wer den, wie dies in Fig. 28 gezeigt ist. Da das Luft/Brennstoff-Verhältnis λ in diesem Fall in die gegen überliegende Richtung gesteuert worden ist, ist die Reini gung der schädlichen Komponenten in einem gewissen Ausmaß vor Beginn der Reinigungssteuerung bewirkt worden. Folglich sollte ein Gleichgewicht der Gesamt-Adsorptionsmengen OST hergeleitet werden, um dieses Gleichgewicht zu reinigen.

Bei dem vorstehend beschriebenen ersten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel sind die Fett- und Mager-Reini gungskorrekturbeträge ΔλR bzw. ΔλL zur Korrektur des Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG bei der Reinigungssteue rung auf einen festen Wert eingestellt und die Durchfüh rungszeit der Reinigung wird durch Vergleich der Gesamt-Ad sorptionsmenge OST mit dem Fett- oder Mager-Reinigungsbeen digungswert OSTR bzw. OSTL eingestellt. Jedoch ist es auch möglich, die Durchführungszeit der Reinigung auf einen fe sten Wert einzustellen und statt dessen den Korrekturbetrag des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG in Abhängigkeit von einer Größe der zu reinigenden Gesamt-Adsorptionsmenge OST variabel einzustellen. Andererseits ist es auch mög lich, sowohl die Durchführungszeit der Reinigung als auch den Korrekturbetrag für das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG variabel einzustellen. Da die Reinigung fortfährt, den Absolutwert der Gesamt-Adsorptionsmenge OST zu verringern, ist es weiterhin möglich, den Korrekturbetrag des Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses λTG so einzustellen, daß er allmählich kleiner wird, um die Gesamt-Adsorptionsmenge OST allmählich dem Wert 0 (Null) anzunähern.

Bei den voranstehenden ersten bis fünften Ausführungs beispielen wird das bei der Wechsel-Übersprungsteuerung oder der Reinigungssteuerung hergeleitete Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG unmittelbar zum Herleiten des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF herangezogen. Jedoch kann in gleicher Weise, wie beispiels weise bei dem in der ersten (ungeprüften) Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 3-185244 offenbarten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem die sogenannte Dither-Steuerung durchgeführt werden, um dem Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis λTG bezüglich des hergeleiteten Werts eine periodische Schwankung einzuprägen.

Bei dem vorstehenden vierten Ausführungsbeispiel wird im Schritt 1301 oder 1302 vor Beginn der Durchführung der Reinigung überprüft, ob eine Richtung der Reinigung korrekt oder falsch ist, und im Schritt 1303 oder 1304 wird während der Durchführung der Reinigung überprüft, ob eine Richtung der Reinigung korrekt oder falsch ist. Jedoch ist es nicht notwendigerweise erforderlich, beide Überprüfungsvorgänge durchzuführen. Folglich kann auch in Erwägung gezogen wer den, diesen Überprüfungsvorgang nur vor dem Beginn der Durchführung der Reinigung oder während der Durchführung der Reinigung auszuführen.

Bei dem vorstehend erläuterten fünften Ausführungsbeis piel wird die Reinigung dann beendet, wenn die Ausgangs spannung VOX2 des O₂-Sensors 27 im Schritt 1409 gleich groß wie oder größer als der Magerseiten-Grenzwert VLL wird, oder wenn die Ausgangsspannung VOX2 im Schritt 1415 kleiner als der Fettseiten-Grenzwert VRL wird. D.h., es wird je weils ein voreingestellter Schwellenwert (VLL, VRL), um den Zeitpunkt der Beendigung der Reinigung zu bestimmen. Jedoch können auch verschiedene andere Bestimmungsverfahren ange wandt werden, solange die jeweilige Bestimmung unter Zu grundelegung einer Annäherungsbedingung der Ausgangsspan nung VOX2 zu der dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Ver hältnis λ=1 entsprechenden Spannung von 0,45 V hin durchge führt wird. Beispielsweise kann die Reinigung bei einem in Fig. 27 gezeigten Zeitpunkt λ beendet werden, wenn die Aus gangsspannung VOX2 beginnt, sich zum Pegel 0,45 V hin zu än dern. Folglich kann die Bestimmung ebenfalls unter Zugrun delegung einer Richtung der Änderung der Ausgangsspannung VOX2 durchgeführt werden.

Claims

1. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem (31) für eine Brennkraftmaschine (1) mit:
einer stromauf eines Katalysators (13) in einem Abgas kanal (12) der Maschine (1) angeordneten Luft/Brennstoff-Ver hältnis-Erfassungseinrichtung (26) zum Erfassen eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines Luft/Brennstoff-Gemi sches unter Zugrundelegung von stromauf des Katalysators (13) anwesendem Abgas;
einer Abweichungszustand-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Abweichungszustands des erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses, wenn das Luft/Brennstoff- Verhältnis zu einer fetten Seite oder einer mageren Seite hin abgewichen ist;
einer Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrich tung, die unter Zugrundelegung des von der Abweichungszu stand-Bestimmungseinrichtung bestimmten Abweichungszustands des Luft/Brennstoff-Verhältnisses ein Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnis auf einer eine Richtung der Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses entgegengesetzten Seite der art einstellt, daß der Abweichung entgegengewirkt wird; und einer Brennstoffeinspritzmengen-Anpaßeinrichtung zum Anpassen einer Brennstoffeinspritzmenge eines Brennstof feinspritzventils (7) unter Zugrundelegung des von der Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung eingestell ten Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses.

2. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungszu stand-Bestimmungseinrichtung eine Menge einer bestimmten, in dem Katalysator adsorbierten Komponente unter Zugrunde legung des erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses schätzt, um den Abweichungszustand des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zu bestimmen, wobei die bestimmte Komponente im Abgas ent halten ist.

3. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung das Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis so einstellt, daß der adsorbier ten Menge der bestimmten Komponente im Katalysator (13) ent gegengewirkt wird.

4. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab weichungszustand-Bestimmungseinrichtung aufweist:
eine stromab des Katalysators (13) vorgesehene stromab seitige Luft/Brennstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung (26) zum Erfassen eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Luft/Brennstoff-Gemisches unter Zugrundelegung des Abgases, das durch den Katalysator (13) hindurchgelangt ist; und
eine Luft/Brennstoff-Verhältnis-Lerneinrichtung zum Lernen des von der stromaufseitigen Luft/Brennstoff-Ver hältnis-Erfassungseinrichtung erfaßten stromabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnisses als ein stöchiometrisches Luft/Brennstoff-Verhältnis, wenn sich das von der stromab seitigen Luft/Brennstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung erfaßte stromabseitige Luft/Brennstoff-Verhältnis nahe beim stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis befindet, und zum Korrigieren des stromaufseitigen Luft/Brennstoff-Ver hältnisses unter Zugrundelegung eines Ergebnisses des Ler nens, wobei das korrigierte stromaufseitige Luft/Brennstoff-Verhältnis von der Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnis-Einstelleinrichtung zum Herleiten des Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses herangezogen wird.

5. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung auf weist:
eine stromab des Katalysators (13) vorgesehene stromab seitige Luft/Brennstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Luft/Brennstoff-Gemisches unter Zugrundelegung des Abgases, das den Katalysator (13) passiert hat; und
eine Einstell-Suspendiereinrichtung, die unter Zugrun delegung des von der stromabseitigen Luft/Brennstoff-Ver hältnis-Erfassungseinrichtung erfaßten stromabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnisses ermittelt, ob eine Einstell richtung des Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses korrekt ist, und das Einstellen des Soll-Luft/Brennstoff-Verhält nisses außer Kraft setzt, wenn die Einstellrichtung falsch ist.

6. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem nach An spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstell-Suspen diereinrichtung die Einstellung des Soll-Luft/Brennstoff- Verhältnisses durch Vergleich des erfaßten stromabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnisses mit einem voreingestellten Fettseiten-Grenzwert oder einem voreingestellten Magersei ten-Grenzwert außer Kraft setzt.

7. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine (1), mit:
einer stromauf eines Katalysators (13) in einem Abgas kanal (12) der Maschine (1) angeordneten Luft/Brennstoff-Ver hältnis-Erfassungseinrichtung (26) zum Erfassen eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines Luft/Brennstoff-Gemi sches unter Zugrundelegung eines stromauf des Katalysators (13) vorliegenden Abgases;
einer Abweichungszustand-Bestimmungseinrichtung zum Ermitteln, ob das erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis einen voreingestellten Fettseiten-Grenzwert oder einen voreinge stellten Magerseiten-Grenzwert übersteigt;
einer Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis -Einstelleinrich tung, die unter Zugrundelegung des von der Abweichungszu stand-Bestimmungseinrichtung bestimmten Abweichungszustands des Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnisses zu einem Magerseiten-Sollwert hin einstellt, der magerer als ein stöchiometrisches Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, wenn das Luft/Brennstoff- Verhältnis den Magerseiten-Grenzwert überschreitet, und zu einem Magerseiten-Sollwert hin einstellt, der fetter als das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis den Magerseiten-Grenzwert überschreitet; und
einer Brennstoffeinspritzmengen-Anpaßeinrichtung zum Anpassen einer Brennstoffeinspritzmenge eines Brennstof feinspritzventils (7) unter Zugrundelegung des von der Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung eingestell ten Luft/Brennstoff-Verhältnisses.

8. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungszu stand-Bestimmungseinrichtung eine Menge einer bestimmten, im Katalysator (13) adsorbierten Komponente auf der Basis des erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses schätzt und daß die Abweichungszustand-Bestimmungseinrichtung überprüft, ob die geschätzte adsorbierte Menge den Fettseiten- oder Ma gerseiten-Grenzwert übersteigt.

9. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine (1), mit:
einer stromab eines Katalysators (13) in einem Abgaska nal (12) der Maschine (1) angeordneten stromabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnis-Erfassungseinrichtung zum Erfas sen eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines Luft/Brennstoff-Gemisches unter Zugrundelegung von Abgas, das den Katalysator (13) passiert hat;
einer Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis -Einstelleinrich tung zum Bestimmen einer Abweichungsrichtung des erfaßten stromabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnisses bezüglich ei nes stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses und zum Einstellen eines Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf ei ne der Abweichungsrichtung entgegengesetzte Seite, wobei die Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis -Einstelleinrichtung das Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis unter Zugrundelegung einer Annäherungsbedingung des erfaßten stromabseitigen Luft/Brennstoff-Verhältnisses zum stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis nach der Einstellung auf den vor der Einstellung vorliegenden Wert zurücksetzt; und
einer Brennstoffeinspritzmengen-Anpaßeinrichtung zum Anpassen einer Brennstoffeinspritzmenge eines Brennstof feinspritzventils (7) unter Zugrundelegung des von der Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung eingestell ten Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnisses.

10. Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungssystem nach An spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll- Luft/Brennstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung die Einstel lung durchführt, wenn das erfaßte stromabseitige Luft/Brennstoff-Verhältnis außerhalb eines durch einen vor eingestellten Fettseiten-Grenzwert und einen voreingestell ten Magerseiten-Grenzwert definierten Bereichs liegt, und das Rücksetzen durchführt, wenn das erfaßte stromabseitige Luft/Brennstoff-Verhältnis innerhalb des Bereichs liegt.