DE19500619A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Verschlechterung eines Katalysators eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Katalysatorver­ schlechterungsbestimmungsvorrichtung für einen Verbrennungs­ motor. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Katalysatorverschlechterungsbestimmungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei der eine hochgenaue Bestimmung ohne Verwendung eines Temperatursensors zum Ermitteln der Tempera­ tur des Katalysatorkörpers hinsichtlich der Verschlechterung des Katalysatorkörpers durchgeführt werden kann.

Bei Fahrzeugen wird ein Katalysatorkörper auf der halben Strecke des Abgasdurchlasses in einem Abgassystem vorgesehen, um Abgasemissionen zu reinigen, die vom Verbrennungsmotor ab­ gegeben werden. Unter diesen Konstruktionen, bei denen der Katalysatorkörper im Abgassystem angeordnet ist, befindet sich ein Aufbau, der mit einer Katalysatorverschlechterungs­ bestimmungsvorrichtung versehen ist.

Einige der Katalysatorverschlechterungsbestimmungsvorrich­ tungen sind so aufgebaut, daß sie eine sogenannte Doppelrück­ kopplungssteuerung schaffen. Mehr im einzelnen hat dieser Typ einer Katalysatorverschlechterungsbestimmungsvorrichtung vor­ dere und hintere Sauerstoffsensoren, die in einem Abgasdurch­ laß eines Verbrennungsmotors jeweils stromaufwärts und strom­ abwärts vom Katalysatorkörper angeordnet sind. Der Katalysa­ torkörper ist auf der halben Strecke des Abgasdurchlasses an­ geordnet. Der vordere Sauerstoffsensor wirkt als erster Ab­ gassensor, während der hintere Sauerstoffsensor als zweiter Abgassensor dient. Die Katalysatorverschlechterungsbestim­ mungsvorrichtung führt eine Rückkopplungssteuerung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses gemäß jeweiligen Ermittlungssi­ gnalen von den vorderen und hinteren Sauerstoffsensoren durch. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt diese Vorrichtung die Verschlechterung des Katalysatorkörpers, wenn vorbestimmte Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbedingungen erfüllt sind. Mehr im einzelnen führt die Katalysatorverschlechte­ rungsbestimmungsvorrichtung eine erste Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf einen Zielwert auf der Grundlage eines ersten Rückkopplungssteuerungswerts durch. Der erste Rückkopplungssteuerungswert wird aus einem ersten Ermittlungssignal berechnet, das von dem vorderen Sauerstoff­ sensor erzeugt wird. Die Vorrichtung führt ferner eine zweite Rückkopplungssteuerung durch, bei der ein verschlechterter Zustand des Katalysatorkörpers durch den zweiten Rückkopp­ lungssteuerungswert beurteilt wird, wodurch der erst Rück­ kopplungssteuerungswert korrigiert wird. Der zweite Rückkopp­ lungssteuerungswert wird von einem zweiten Ermittlungssignal abgeleitet, das von dem hinteren Sauerstoffsensor erzeugt wird.

Die vorstehend genannten Vorrichtungen zur Ermittlung der Ka­ talysatorverschlechterung sind beispielsweise in den japani­ schen Patentanmeldungsoffenlegungsschriften Nr. 4-109045 und 4-116239 offenbart.

Gemäß der vorstehend genannten Veröffentlichung Nr. 4-109045 umfaßt die Katalysatorverschlechterungsbestimmungsvorrichtung eine Reinigungseinrichtung, die in dem Abgasrohr eines Ver­ brennungsmotors angeordnet ist, Luft-Kraftstoffverhältniser­ mittlungseinrichtungen, die individuell stromaufwärts und stromabwärts von der Reinigungseinrichtung angeordnet sind, eine Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu Zylindern des Verbrennungsmotors und eine elektronische Steuereinrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhreinrichtung bei Empfang jeweiliger Ermittlungssignale von den Luft-Kraft­ stoffverhältnisermittlungseinrichtungen. Aufgrund dieses Auf­ baus wird ein Luft-Kraftstoffverhältnis eines Gemisches, das den Zylindern zugeführt wird, auf der Grundlage des Ermitt­ lungssignals von einer der Luft-Kraftstoffverhältnisermitt­ lungseinrichtungen gesteuert, die stromauf von der Reini­ gungseinrichtung angeordnet ist. Das Ermittlungssignal von der anderen der Luft-Kraftstoffverhältnisermittlungseinrich­ tungen, die stromab von der Reinigungseinrichtung angeordnet ist, spricht unterschiedlich auf unterschiedliche Zielwerte des Luft-Kraftstoffverhältnisses an. Die Verschlechterung der Reinigungsvorrichtung wird demnach durch ein derartiges un­ terschiedliches Ansprechen des Ermittlungssignals überwacht. Dadurch kann eine Bestimmung mit erhöhter Zuverlässigkeit in kürzerer Zeit getroffen werden, ob der Katalysator sich ver­ schlechtert hat oder nicht.

Gemäß der Vorrichtung der vorstehend genannten Veröffentli­ chung Nr. 4-116239 sind Luft-Kraftstoffverhältnissensoren in­ dividuell stromaufwärts und stromabwärts von einem katalyti­ schen Wandler angeordnet, und es wird ein Vergleich zwischen jeweiligen Ausgangssignalen von den Luft-Kraftstoffverhält­ nissensoren durchgeführt, wodurch die Katalysatorverschlech­ terung bestimmt wird. Wenn sich jedoch zu diesem Zeitpunkt herausgestellt hat, daß die Lernkorrektur unter Verwendung des vorstehend genannten stromabwärtigen Sensors unzureichend erneuert worden ist, unterbindet diese Katalysatorverschlech­ terungsbestimmungsvorrichtung eine weitere Diagnose der Lern­ korrektur. Dieses Merkmal verhindert sowohl eine verminderte Genauigkeit der Diagnose wie inkonsistente Beurteilungskrite­ rien, die jeweils als Ergebnis eines aktuellen Luft-Kraft­ stoffverhältnisses auftreten, das selbst eine Abweichung auf­ weist.

Bei den vorstehend genannten Vorrichtungen zur Bestimmung der Katalysatorverschlechterung sind keine Maßnahmen getroffen, um die Funktion des Katalysatorkörpers materiell zu verrin­ gern, sobald die Fahrzeuge normal genutzt werden.

Die Funktion des Katalysatorkörpers wird jedoch dramatisch vermindert, wenn beispielsweise ein Fahrzeugbenutzer ein Fahrzeug mit bleihaltigem Kraftstoff betreibt, oder wenn ein Fahrzeug in einem Zustand gefahren wird, bei dem eine Hoch­ spannungsleine oder -leitung als Ergebnis unerwarteter Ursa­ chen aus seiner Position gezogen worden ist. Die verminderte Funktion des Katalysatorkörpers vermindert den Abgasemis­ sionsreinigungswirkungsgrad. Dies ist deshalb von Nachteil, weil eine erhöhte Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein Abgas­ strom an die Luft abgegeben wird, der zu einer Umweltschädi­ gung führt.

Zusätzlich wird ein Temperaturzustand des Katalysatorkörpers durch ein Temperatursensor ermittelt, und ein Aufwärmzustand (ein aktivierter. Temperaturzustand) und ein Sauerstoffspei­ cherzustand (ein Sauerstoffrückhaltzustand) des Katalysator­ körpers werden durch den ermittelten Temperaturzustand beur­ teilt, der durch ein Ermittlungssignal von dem Temperatursen­ sor angezeigt wird. Auf diese Weise erfordert dieser Schritt den Temperatursensor, der ebenfalls zu einem komplizierten teuren Aufbau beiträgt.

In Bezug auf die Ausführungsbedingungen der Bestimmung (und Überwachung) der Verschlechterung des Katalysatorkörpers tritt darüberhinaus das Problem auf, daß eine Katalysatorver­ schlechterungsbestimmungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, die Verschlechterung des Katalysatorkörpers gemäß der Sauerstoff­ speicherfähigkeit des Katalysatorkörpers zu simulieren und zu bestimmen. Mehr im einzelnen treten Fälle auf, bei denen eine Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysatorkörpers ab­ hängig vom Aufwärmzustand (dem aktivierten Temperaturzustand) des Katalysatorkörpers vermindert wird. Die Sauerstoffspei­ cherkapazität wird insbesondere vermindert, wenn der Kataly­ satorkörper dadurch abgekühlt wird, daß er einem Wind bei niedrigen Temperaturen während der Fahrzeugfahrt ausgesetzt ist. Die verminderte Sauerstoffspeicherkapazität tritt außer­ dem während langer Niederlastfahrzustände, im Leerlaufbe­ trieb, oder bei Hochlastfahrzuständen auf. Danach bleibt die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysatorkörpers für den Zeitraum von einigen Sekunden bis hin zu mehreren Minuten vermindert. Die verminderte Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysatorkörpers wird dadurch als anormal bestimmt, obwohl sie normal ist, wodurch eine Fehlbeurteilung der Verschlech­ terung des Katalysatorkörpers erfolgt. Dies hat den Nachteil zur Folge, daß Teile unnötig ersetzt oder repariert werden.

Um die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen, schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Vor­ richtung zur Bestimmung der Verschlechterung eines Katalysa­ tors für einen Verbrennungsmotor, mit ersten und zweiten Ab­ gassensoren, die in einem Abgasdurchlaß des Verbrennungsmo­ tors jeweils an stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten eines Katalysatorkörpers angeordnet sind, der auf der halben Strecke des Abgasdurchlasses angeordnet ist, wobei die Kata­ lysatorverschlechterungsbestimmungsvorrichtung eine Rückkopp­ lungssteuerung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses ansprechend auf jeweilige Ermittlungssignale von den ersten und zweiten Abgassensoren bewirkt und gleichzeitig eine Verschlechterung des Katalysatorkörpers bestimmt, wenn vorbestimmte Katalysa­ torverschlechterungsbestimmungsbedingungen erfüllt sind, ge­ kennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Beurteilen - auf der Basis eines Aufwärmzählers, der für den Katalysator­ körper verwendet wird -, ob der Katalysatorkörper sich in ei­ nem vorbestimmten Aufwärmzustand befindet oder nicht, wobei der Aufwärmzähler in Bezug auf eine beliebige Motorlast des Verbrennungsmotors eine Zählung durchführt, wobei dann, wenn der Katalysatorkörper als sich in einem vorbestimmten Auf­ wärmzustand gemäß der vorstehend genannten Beurteilung befin­ dend ermittelt wird, die Steuereinrichtung bestimmt, ob Ver­ schlechterungsbestimmungsbedingungen für den Katalysatorkör­ per erfüllt sind oder nicht.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Katalysatorverschlechterungsbestimmungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Steuereinrichtung, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet worden ist, den Aufwärmzähler dahingehend treibt, das Zählen in Bezug auf eine beliebige Motorlast des Verbrennungsmotors zu starten, wobei die Steuereinrichtung beurteilt, daß sich der Katalysatorkörper in einem vorbestimmten Aufwärmzustand befindet, wenn durch den Aufwärmzähler registrierte Zählraten in dem Bereich einer Katalysatorverschlechterungsbestimmungs­ ausführung fällt, und wobei die Steuereinrichtung die Ver­ schlechterung des Katalysatorkörpers in dem Fall bestimmt, daß der Katalysatorkörper durch die vorstehend genannte Beur­ teilung als sich in dem vorbestimmten Aufwärmzustand befin­ dend erkannt wird und daß weitere Katalysatorverschlechte­ rungsbestimmungen insgesamt erfüllt sind.

Gemäß dem die vorliegende Erfindung enthaltenden Aufbau wird eine Steuereinrichtung vorgesehen, die auf der Grundlage des Aufwärmzählers bestimmt, ob der Katalysatorkörper sich in ei­ nem vorbestimmten Aufwärmzustand befindet oder nicht. Der Aufwärmzähler wird für den Katalysatorkörper verwendet und zählt in Bezug auf eine beliebige Motorlast des Verbrennungs­ motors. Unter der Annahme, daß der Katalysatorkörper als sich in dem vorbestimmten Aufwärmzustand gemäß der vorstehenden Bestimmung befindend ermittelt wird, beurteilt die Steuerein­ richtung, ob Verschlechterungsbestimmungsbedingungen für den Katalysatorkörper erfüllt worden sind oder nicht. Ein Auf­ wärmzustand und ein Sauerstoffspeicherzustand des Katalysa­ torkörpers können dadurch ohne die Verwendung eines Tempera­ tursensors simuliert und bestimmt werden. Deshalb besteht keine Notwendigkeit für den Temperatursensor und ein einfa­ cher kostengünstiger Aufbau wird geschaffen.

Da ein von dem Temperatursensor ermittelter Temperaturzustand des Katalysatorkörpers von den Verschlechterungsbestimmungs­ bedingungen für den Katalysatorkörper ausgeschlossen ist, kann eine genaue Bestimmung betreffend die Verschlechterung des Katalysatorkörpers durchgeführt werden. Es sind deshalb sowohl hinsichtlich der Zuverlässigkeit von Fahrzeugen wie der Genauigkeit der Beurteilung betreffend die Verschlechte­ rung eines Katalysatorkörpers Verbesserungen erreichbar.

Wenn die Temperatur des Katalysatorkörpers unter dem Einfluß niedriger Temperaturen und/oder eines starken Winds auf einen Pegel abgesenkt wird, der eine Bestimmung der Verschlechte­ rung des Katalysatorkörpers nicht zuläßt, werden darüberhin­ aus die Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbedingungen als nicht erfüllt identifiziert, obwohl der Katalysatorkörper normal arbeitet. Die Bestimmung, daß eine Verschlechterung des Katalysatorkörpers vorliegt, wird deshalb abgebrochen. Es besteht deshalb keine Wahrscheinlichkeit, daß der sich in einem normalen Zustand befindliche Katalysatorkörper als a­ normal beurteilt wird. Das bedeutet, daß eine Fehlbeurteilung über die Verschlechterung des Katalysatorkörpers nicht ge­ troffen wird, wodurch verhindert wird, daß Teile unnötig er­ setzt und repariert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielhaft näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs zur Be­ stimmung der Verschlechterung eines Katalysators,

Fig. 2 ein Schaubild der Bedingungen zur Bestimmung der Ver­ schlechterung eines Katalysators,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung eines Bestimmungsbe­ reichs,

Fig. 4 und 4A Luftmengen- und Aufwärmzählerkurven,

Fig. 5 eine Kurve eines Aufwärmzählereinstellwerts,

Fig. 6 eine Kurve einer Beziehung zwischen der Luftmenge und einem Fehlanpassungswert,

Fig. 7 eine Kurve einer Beziehung zwischen der Luftmenge und einem Koeffizienten,

Fig. 8 eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Ansaugluft­ temperatur und einem Ansauglufttemperaturfehlanpassungswert,

Fig. 9 eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Ansaugluft­ temperatur und dem Ansauglufttemperaturkoeffizienten,

Fig. 10 eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Motordreh­ zahl und einem Ansaugluftdruck,

Fig. 11 eine Kurve einer Beziehung zwischen der Ansaugluft­ temperatur und einem Überwachungsstartbestimmungswert,

Fig. 12 eine Kurve einer Beziehung zwischen der Ansaugluft­ temperatur und einem Bereich, in dem das Bestimmen der Ver­ schlechterung des Katalysators durchgeführt wird,

Fig. 13 ein Schaubild zur Erläuterung der Aufwärmzählerfrei­ gabebedingungen,

Fig. 14 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Motor­ drehzahl und einer Motorlast und

Fig. 15 ein systematisches Aufbauschema, das eine Vorrichtung zur Bestimmung der Verschlechterung eines Katalysators ein­ schließt.

In Bezug auf die Fig. 1 bis 15 wird nunmehr eine Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung im einzelnen erläutert. In Fig. 15 bezeichnet die Bezugsziffer 2 einen Verbrennungsmotor mit gesteuerter Kraftstoffeinspritzung, 4 eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Verschlechterung eines Katalysators, 6 einen Zylinderblock, 8 einen Zylinderkopf, 10 einen Kolben, 12 einen Luftreiniger, 14 ein Ansaugrohr, 16 einen Drossel­ klappenkörper, 18 ein Ansaugverteilerrohr, 20 einen Ansaug­ durchlaß, 22 ein Abgasrohr und 24 einen Abgasdurchlaß.

Das Ansaugrohr 14 ist zwischen dem Luftreiniger 12 und dem Drosselklappenkörper 16 vorgesehen. Das Ansaugrohr 14 hat ei­ nen darin festgelegten ersten Ansaugdurchlaß 20-1. Ein Luft­ strömungsmeßgerät 26 zum Messen einer eingeleiteten Luftmenge ist an der stromaufwärtigen Seite des Ansaugrohrs 14 angeord­ net.

Ein Resonator 28 zum Vermindern des Einlaßluftemissionsge­ räusches ist an der stromaufwärtigen Seite des Luftreinigers 12 vorgesehen. Der Drosselklappenkörper 16 hat einen zweiten darin festgelegten Ansaugdurchlaß 20-2, der mit dem ersten Ansaugdurchlaß 20-1 in Verbindung steht. Der zweite Ansaug­ durchlaß 20-2 hat ein Ansaugluftdrosselventil 30, das darin angeordnet ist. Ferner steht der zweite Ansaugdurchlaß 20-2 in Kommunikation mit einem dritten Ansaugdurchlaß 20-3 über einen Druckausgleichbehälter 32 in Verbindung. Der dritte An­ saugdurchlaß 20-3 ist innerhalb des Verteilerrohrs 18 ausge­ bildet. Eine stromabwärtige Seite des dritten Ansaugdurchlas­ ses 20-3 steht mit einer Verbrennungskammer 36 des Verbren­ nungsmotors 2 über ein Luftansaugventil 34 in Verbindung. Die Verbrennungskammer 36 steht mit dem Abgasdurchlaß 24 über ein Luftauslaßventil 38 in Verbindung.

Das Abgasrohr 22 ist mit einem vorderen Sauerstoffsensor 40 und einem Katalysatorkörper 44 versehen. Diese Bestandteile 40 und 44 sind ihrerseits von der Seite des Verbrennungsmo­ tors 2 angeordnet. Der vordere Sauerstoffsensor 40 ist ein erster Luft-Kraftstoffverhältnissensor, der mit einer Heiz­ einrichtung versehen ist. Der Katalysatorkörper 44 bildet ei­ nen Teil eines katalytischen Wandlers 42. Der vordere Sauer­ stoffsensor 40 ist in dem Abgasdurchlaß 24 auf der stromauf­ wärtigen Seite des Katalysatorkörpers 44 angeordnet. Der vor­ dere Sauerstoffsensor 40 ermittelt eine Sauerstoffkonzentra­ tion in Abgasemissionen innerhalb des Abgasdurchlasses 24 auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysatorkörpers 44 und er­ zeugt ein Ermittlungssignal in Erwiderung hierauf.

Das Abgasrohr 22 ist ferner mit einem hinteren Sauerstoffsen­ sor 46 an der stromabwärtigen Seite des Katalysatorkörpers 44 versehen. Der hintere Sauerstoffsensor 46 ist ein zweiter Luft-Kraftstoffverhältnissensor. Derselbe Sensor 46 ermittelt eine Sauerstoffkonzentration in den Abgasen innerhalb des Ab­ gasdurchlasses 24 an der stromabwärtigen Seite des Katalysa­ torkörpers 44 und erzeugt ein Ermittlungssignal in Erwiderung hierauf.

Ein Krafteinspritzventil 48 ist betriebsmäßig an einer Stelle angebracht, an der das Ansaugverteilerrohr 18 und der Zylin­ derkopf 8 miteinander verbunden sind. Das Kraftstoffein­ spritzventil 48 ist zur Verbrennungskammer 36 ausgerichtet.

Kraftstoff in einem Kraftstofftank 50 wird unter Druck dem Kraftstoffeinspritzventil 48 zugeführt. Mehr im einzelnen wird der Kraftstoff in dem Tank 50 unter Druck in den Kraft­ zufuhrdurchlaß 54 durch eine Kraftstoffpumpe 52 gepumpt. Der Kraftstoff wird: durch ein Kraftstoffilter 56 gefiltert. Der gefilterte Kraftstoff wird in ein Kraftstoffverteilungsrohr 58 eingeleitet, in welchem auf den Kraftstoffausgeübter Druck durch einen Kraftstoffdruckregler 60 auf einen gegebe­ nen Pegel eingestellt wird. Daraufhin erreicht der druckgere­ gelte Kraftstoff das Kraftstoffeinspritzventil 48.

Es ist ein Kraftstoffverdampfungsdurchlaß 62 vorgesehen, des­ sen eines Ende in Verbindung mit einem oberen Abschnitt in­ nerhalb des Kraftstofftanks 50 steht. Der Drosselventilkörper 16 stellt die Verbindung des anderen Endes des Kraftstoffver­ dampfungsdurchlasses 62 mit dem zweiten Ansaugdurchlaß 20-2 her. Ferner sind ein Zweiwegeventil 64 und ein Kanister 66 auf der halben Strecke entlang des Kraftstoffverdampfungs­ durchlasses 62 vorgesehen. Diese beiden Bestandteile 64 und 66 sind in Aufeinanderfolge von der Seite des Kraftstofftanks 50 angeordnet.

Ein Leerlaufumgehungsluftdurchlaß 68 ist zum Umgehen des An­ saugluftdrosselventils 30 vorgesehen, wodurch der erste An­ saugdurchlaß 20-1 und die Innenseite des Druckausgleichbehäl­ ters 32 miteinander verbunden werden. Ein Leerlaufdrehzahl­ steuerventil (ein ISC-Ventil) 70 ist auf der halben Strecke entlang des Leerlaufumgehungsluftdurchlasses 68 angeordnet. Dieses Ventil 70 öffnet und schließt den Leerlaufumgehungs­ luftdurchlaß 68, um eine Luftmenge während des Leerlaufbe­ triebs zu regulieren.

Ferner hat der Drosselklappenkörper 16 einen darin festgeleg­ ten Hilfsumgehungsluftdurchlaß 72. Der Hilfsumgehungsluft­ durchlaß 72 umgeht das Ansaugluftdrosselklappenventil 30. Der Durchlaß 72 wird durch einen Hilfsumgehungsluftmengenregler 74 geöffnet und verschlossen.

Eine Leerlaufdrehzahlsteuereinrichtung 76 ist durch einige der vorangehenden Bestandteile gebildet: den Leerlaufumge­ hungsluftdurchlaß 68, das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 70, den Hilfsumgehungsluftdurchlaß 72 und den Hilfsumgehungsluft­ mengenregler 74.

Die Leerlaufdrehzahlsteuereinrichtung 76 betätigt das Leer­ laufdrehzahlsteuerventil 70, wodurch die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 2 auf eine Zielleerlaufdrehzahl durch Rückkopplung geregelt wird. Die Leerlaufdrehzahlsteuerein­ richtung 76 regelt außerdem die Zielleerlaufdrehzahl mittels des Hilfsumgehungsluftmengenreglers 74. Der Regler 74 ist in dem Hilfsumgehungsluftdurchlaß 72 angeordnet, der das Ansaug­ luftdrosselklappenventil 30 umgeht, um den ersten Ansaug­ durchlaß 20-1 und die Innenseite des Druckausgleichbehälters 32 miteinander zu verbinden.

Ein Luftdurchlaß 78 ist auf der halben Strecke entlang dem Leerlaufumgehungsluftdurchlaß 68 angeordnet. Der Luftdurchlaß 78 ist von dem Leerlaufumgehungsluftdurchlaß 68 abgezweigt und mündet in den Druckausgleichsbehälter 32. Der Luftdurch­ laß 78 ist mit einem Luftventil 80 versehen, das durch die Motorkühlwassertemperatur und dergleichen betrieben wird. Der Luftdurchlaß 78 und das Luftventil 80 bilden einen Luftregler 82.

Ferner ist ein Servolenkluftdurchlaß 84 auf der halben Strecke entlang dem Leerlaufumgehungsluftdurchlaß 68 angeord­ net. Der Servolenkluftdurchlaß 84 ist von dem Leerlaufumge­ hungsluftdurchlaß 68 abgezweigt und steht in Verbindung mit der Innenseite des Druckausgleichbehälters 32. Ein Servolenk­ steuerventil 68 ist auf der halben Strecke entlang dem Servo­ lenkluftdurchlaß 84 vorgesehen. Das Servolenksteuerventil 86 wird durch einen Servolenkschalter 88 betriebsmäßig gesteu­ ert.

Um zu veranlassen, daß durchblasende Gase, die in dem Ver­ brennungsmotor 2 erzeugt werden, zu einem Luftsaugsystem des Motors 2 zurückströmen, hat der Verbrennungsmotor 2 erste und zweite Rückführdurchlässe 92 und 94 für die durchblasenden Gase, die am Zylinderkopf 8 in Verbindung miteinander stehen. Der erste Rückführdurchlaß 92 für durchblasende Gase steht mit einem PCV-Ventil 90 in Verbindung, das auf dem Druckaus­ gleichbehälter 32 angebracht ist. Der zweite Rückführdurchlaß 94 für durchblasende Gase mündet in dem ersten Ansaugdurchlaß 20-1.

Das Ansaugrohr 14 ist mit einem Drosselventilklappensensor 96 und mit einem Schwingungsdämpfer 98 versehen. Der Drossel­ klappensensor 96 ermittelt einen geöffneten Zustand des An­ saugluftdrosselklappenventils 30. Der Drosselklappensensor 96 arbeitet auch als Leerlaufschalter. Der Schwingungsdämpfer 98 verhindert ein schnelles Schließen des Ansaugluftdrosselklap­ penventils 30.

Eine Zündspule 102 steht mit einer Leistungseinheit 100 und einem Verteiler 106 in Verbindung. Der Verteiler 106 bildet einen Zündmechanismus 104.

Ferner ist der Verbrennungsmotor 2 mit einem Kurbelwellensen­ sor 108 versehen, der einen Kurbelwinkel des Motors 2 ermit­ telt. Der Kurbelwinkelsensor 108 dient als Motordrehzahlsen­ sor.

Außerdem ist der Zylinderblock 6 des Verbrennungsmotors 2 mit einem Wassertemperatursensor 112 und einem Klopfsensor 114 versehen. Der Wassertemperatursensor 112 ermittelt die Tempe­ ratur des Motorkühlwassers innerhalb eines Kühlwasserdurch­ lasses 110. Der Kühlwasserdurchlaß 110 wird durch den Zylin­ derblock 6 gebildet. Der Klopfsensor 114 ermittelt einen Klopfzustand des Verbrennungsmotors 2.

Unter den vorausgehend genannten Bestandteilen stehen die folgenden mit einer Steuereinrichtung (d. h. einer Motorsteu­ ereinheit oder ECU) 116 in Verbindung: der Luftströmungsmes­ ser 26, der vordere Sauerstoffsensor 40, der hintere Sauer­ stoffsensor 46, das Kraftstoffeinspritzventil 48, die Kraft­ stoffpumpe 52, das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 70, das Ser­ volenksteuerventil 86 und der Servolenkschalter 88, der Dros­ selklappensensor 96, die Leistungseinheit 100, der Kurbelwel­ lensensor 108, der Wassertemperatursensor 112 und der Klopf­ sensor 114.

Die Steuereinrichtung 116 steht auch in Verbindung mit: einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 118, einer Diagnoselampe 120, einem Diagnoseschalter 122, einem Testschalter 124, einer Batterie 130 über eine Sicherung 126 und einen Hauptschalter 128, und einer Warnlampe 134 über ein Alarm-Relais 132. Das Alarm-Relais 132 kommuniziert beispielsweise mit einem Wärme- oder Thermosensor 136, der Abgastemperaturen innerhalb des Abgasdurchlasses 24 an der stromabwärtigen Seite des Kataly­ satorkörpers 44 ermittelt.

Die Steuereinrichtung 116 empfängt verschiedene Ermittlungs­ signale. Die Steuereinrichtung 116 bewirkt eine Rückkopp­ lungs-(F/B)steuerung des Kraftstoffluftverhältnisses entspre­ chend den Ermittlungssignalen von den vorderen und hinteren Sauerstoffsensoren 40 und 46. Zur selben Zeit bestimmt die Steuereinrichtung 116 die Verschlechterung des Katalysator­ körpers 44, wenn vorbestimmte Bestimmungsbedingungen für eine Katalysatorverschlechterung erfüllt sind.

Zu diesem Zweck umfaßt die Steuereinrichtung 116 einen Ver­ schlechterungsbestimmungsabschnitt 138. Dieser Abschnitt 138 beurteilt einen verschlechterten Zustand des Katalysatorkör­ pers 44, wenn die vorbestimmten Katalysatorverschlechterungs­ bestimmungs(überwachungs)bedingungen erfüllt sind.

Um einen Aufwärmzustand (einen aktivierten Temperaturzustand) und einen Sauerstoffspeicherzustand (einen Sauerstoffhaltezu­ stand) des Katalysatorkörpers 44 zu simulieren und zu beur­ teilen, ist der Verschlechterungsbestimmungsabschnitt 138 mit einer Aufwärmzählerschaltung 140 und einem Zeitgeber 142 ver­ sehen, von denen beide einen Aufwärmzähler (DANKC) bilden, der für den Katalysatorkörper 44 verwendet wird. Der Aufwärm­ zähler (DANKC) zählt in Bezug auf eine beliebige Motorlast (z. B. eine Luftmenge) des Verbrennungsmotors 2.

Auf der Grundlage des vorstehend genannten Aufwärmzählers (DANKC) beurteilt die Steuereinrichtung 116, ob der Katalysa­ torkörper 44 sich in einem vorbestimmten Aufwärmzustand be­ findet oder nicht. Unter der Annahme, daß der Katalysatorkör­ per 44 als sich in dem vorbestimmten Aufwärmzustand gemäß der vorstehend genannten Beurteilung befindlich befunden wird, bestimmt die Steuereinrichtung 116, ob die Verschlechterungs­ bestimmungsbedingungen für den Katalysatorkörper 44 erfüllt worden sind oder nicht. Nachdem der Verbrennungsmotor 2 ge­ startet worden ist, treibt die Steuereinrichtung 116 den Auf­ wärmzähler (DANKC) dahingehend an, die Zählung in Bezug auf eine beliebige Motorlast des Verbrennungsmotors 2 zu starten. Wenn durch den Aufwärmzähler (DANKC) registrierte Zählraten in den Bereich der Katalysatorverschlechterungsbestimmungs­ ausführung fällt, beurteilt die Steuereinrichtung 116, daß der Katalysatorkörper 44 sich in einem vorbestimmten Aufwärm­ zustand befindet. Die Steuereinrichtung 116 bestimmt die Ver­ schlechterung des Katalysatorkörpers 44 für den Fall, daß der Katalysatorkörper 44 durch die vorstehend genannte Beurtei­ lung als sich im vorbestimmten Aufwärmzustand befindlich er­ kannt wird, und daß weitere Katalysatorverschlechterungsbe­ stimmungsbedingungen sämtliche erfüllt sind.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die vorstehend genannten Kata­ lysatorverschlechterungsbestimmungs(oder -überwa­ chungs)bedingungen erfüllt, wenn sie sämtlichen der vorste­ hend genannten Fälle entsprechen: die Bestimmung der Kataly­ satorverschlechterung ist darauf begrenzt, innerhalb des Ka­ talysatorverschlechterungsbestimmungsbereichs zu liegen, der durch eine Motordrehzahl und eine Motorlast bestimmt ist (s. Fig. 3 für den Bereich); das Aufwärmen des Verbrennungsmotors 2 ist beendet worden; eine Ansauglufttemperatur ist gleich oder größer als ein eingestellter Wert; ein Luft-Kraftstoff­ verhältnis befindet sich unter einer ersten Rückkopplungs- (F/B)steuerung gemäß dem Ermittlungssignal von dem vorderen Sauerstoffsensor 40; der Motor 2 wird in einem konstanten Drehzahlbereich betrieben (in einem Bereich, in dem die Höhe der Motorlasten, wie beispielsweise eine Ansaugluftmenge, ein Ansaugluftdrosselklappenventilöffnungsgrad, eine Kraftstoff­ einspritzmenge, ein Ansaugluftdruck usw. auf Pegel gleich oder weniger als jeweils eingestellte Werte variiert werden); und in der Aufwärmzählerschaltung 140 wird die Beurteilung getroffen, daß das Aufwärmen des Katalysatorkörpers 44 voll­ ständig beendet worden ist, wodurch eine Aufwärmflagge (DNKFLG) gesetzt wird. Wenn die Katalysatorverschlechterungs­ bestimmungsbedingungen erfüllt sind, bestimmt (d. h. über­ wacht) die Steuereinrichtung 116 die Verschlechterung des Ka­ talysatorkörpers 44.

In Bezug auf Fig. 13 werden die Freigabebedingungen des Auf­ wärmzählers (DANKC) in der Aufwärmzählerschaltung 140 er­ füllt, wenn einer der folgenden Fälle zutreffen: der Verbren­ nungsmotor 2 befindet sich in einem Leerlaufbetrieb (das be­ deutet, daß der Leerlaufschalter eingeschaltet ist, d. h. ein Öffnungsgrad des Ansaugluftdrosselventils 30 ist auf einen vorausgewählten Grad reduziert worden, der durch den Drossel­ klappensensor 96 ermittelt wird); die Motorlast ist gleich oder geringer als ein niedrigerer Lastwert (d. h. GAL) (s. Fig. 14); die Motorlast ist gleich oder größer als ein höhe­ rer Lastwert (d. h. GAH) (s. Fig. 14); eine Erhöhung der Kraftstoffmenge während eines vollständig geöffneten Zustands des Ansaugluftdrosselklappenventils 30 befindet sich unter Korrektur (FPOW), d. h. FPOW=1; die erste Rückkopplungs- (F/B)steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses gemäß dem Er­ mittlungssignal von dem vorderen Sauerstoffsensor 40 befindet sich außer Betrieb; und der Motor 2 befindet sich in einem Zustand der Kraftstoffunterbrechung.

Um die vorstehend genannten Funktionen zu stützen, schließt die Steuereinrichtung 116 das folgende ein: einen UND-Schalt­ kreis "AND" zum Beurteilen, ob die Katalysatorverschlechte­ rungsbestimmungs(oder -überwachungs)bedingungen erfüllt wor­ den sind oder nicht (s. Fig. 2); ein Routinenverzeichnis des Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbereichs, der durch die Motordrehzahl und die Motorlast bestimmt ist (s. Fig. 3); entsprechende Beziehungen zwischen der Zeit und dem Aufwärm­ zähler (DANKC) und zwischen der Zeit und einer Luftmenge (Ga), wobei die Luftmenge (Ga) als eine Motorlast betrachtet wird (s. Fig. 4); eine Beziehung zwischen der Luftmenge (Ga) und dem Aufwärmzählereinstellwert (einem Zählwert) (DCOUNT)- (s. Fig. 5); eine Beziehung zwischen der Luftmenge (Ga) und einem Fehlanpassungs- oder Offsetwert (OFFSET) (s. Fig. 6); eine Beziehung zwischen der Luftmenge (Ga) und einem Koeffi­ zienten (KCOUNT) (s. Fig. 7); eine Beziehung zwischen der An­ sauglufttemperatur und dem Ansaugluftfehlanpassungs- oder Offsetwert (THAOFS) (s. Fig. 8); eine Beziehung zwischen der Ansauglufttemperatur und einem Ansauglufttemperaturkoeffi­ zienten (THAKC) (s. Fig. 9); eine Beziehung zwischen der Mo­ tordrehzahl und dem Ansaugluftdruck (Pb), wobei letztere eine weitere Motorlast darstellt (s. Fig. 10); eine Beziehung zwi­ schen der Ansauglufttemperatur und einem Monitor- oder Über­ wachungsstartbestimmungswert (MONST) (s. Fig. 11); eine Be­ ziehung zwischen der Ansauglufttemperatur und einem Bereich der Katalysatorbestimmungs-(oder -überwachungs)ausführung (MONST-MONEND) (s. Fig. 12); einen ODER-Schaltkreis "OR" der in Erwiderung auf die Freigabebedingungen für den Aufwärmzäh­ ler (DANKC) betrieben wird (s. Fig. 13); und eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Motorlast (s. Fig. 14).

Im Hinblick auf das vorstehend Ausgeführte entscheidet der UND-Schaltkreis "AND" in Fig. 2, die Katalysatorverschlechte­ rung zu bestimmen (oder zu überwachen), wenn die vorstehend beschriebenen sechs Zustände sämtliche erfüllt sind.

In Fig. 3 wird der Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbe­ reich (der durch Schraffurlinien bestimmt ist) durch die Mo­ tordrehzahl (UpM) und die Motorlast festgesetzt.

In den Fig. 4 und 4A wird die Luftmenge (Ga) mittels einer Motorlast durch den Bestimmungsstartluftwert (GAST) und einen Bestimmungsendluftwert (GAEND) bestimmt. Der zuletzt genannte Luftwert (GAEND) ist um einen vorbestimmten Wert größer als der zuerst genannte Luftwert (GAST). Außerdem hat der Auf­ wärmzähler (DANKC) einen Bereich der Katalysatorverschlechte­ rungsüberwachungs-(oder -bestimmungs)ausführung, die durch ei­ nen Überwachungsendzählerwert (MONEND) und einen Überwa­ chungsstartzählerwert (MONST) bestimmt wird. Der zuletzt ge­ nannte Zählerwert (MONST) ist um einen vorbestimmten Wert größer als der zuerst genannte Zählerwert (MONEND). Ein Be­ reich I ist ein Zählererhöhungsbereich und ein Bereich II ist ein Zählerverminderungsbereich.

In Fig. 1 bestimmt die Luftmenge (Ga) den Aufwärmzählerein­ stellwert (Zählwert) (DCOUNT). Der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) ist in "Null", wenn die Bestimmungsstart- /Endluftwerte (GAST) und (GAEND) an jeweiligen Punkten er­ reicht werden, die durch Luftmengenwerte G₁ und G₄ in Fig. 5 bezeichnet sind. Der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) nimmt außerdem stufenweise in einer Negativ(minus)wertzone für eine Zeitperiode zwischen dem Augenblick zu, zu dem der Verbren­ nungsmotor 2 gestartet wird, und dem Augenblick, zu dem die Luftmenge (Ga) dem Luftmengenwert G₁ des Bestimmungsstart­ luftwerts (GAST) erzielt. Der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) nimmt allmählich in einer Positiv(plus)wertzone in einem Bereich zwischen den Luftmengenwerten G₁ und G₂ zu. Der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) behält einen konstanten Pegel in der Positivwertzone in einem Bereich zwischen den Luftmengenwerten G₂ und G₃. Der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) nimmt in der Positivwertzone in einem Bereich zwi­ schen den Luftmengenwerten G₃ und G₄ des Bestimmungsendluft­ werts (GAEND) progressiv ab. Der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) nimmt in der Negativwertzone in einem Bereich jen­ seits dem Luftmengenwert G₄ progressiv ab. Der Aufwärmzähler (DANKC) sieht für jede vorbestimmte Zeitperiode T_x ein Hoch- oder Rückwärtszählen vor.

Dadurch wird in der Luftmenge (Ga) der Zählererhöhungsbereich I zwischen den Bestimmungsstart-/Endluftwerten (GAST) und (GAEND) bestimmt, wie in Fig. 4 gezeigt. Ferner werden die Zählerverminderungsbereiche II unter dem Bestimmungsstart­ luftwert (GAST) und ebenso über den Bestimmungsendluftwert (GAEND) festgelegt.

Um die Zählung des Aufwärmzählers (DANKC) schneller zu ma­ chen, wird der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) außerdem einer Anfangskorrektur unterworfen, bis der Aufwärmzähler (DANKC) den Überwachungsstartbestimmungswert (MONST) nach dem Start des Motors 2 erreicht (d. h. für eine Zeitperiode zwi­ schen t₀ und t₇ in Fig. 4). Mehr im einzelnen wird die An­ fangskorrektur für den Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) für eine Zeitperiode zwischen dem Start des Motors 2 und dem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der Aufwärmzähler (DANKC) als erstes den Überwachungsstartbestimmungswert (MONST) erreicht, wodurch eine erste Aufwärmflagge (DANK-FAST) auf "1" gesetzt wird.

Es gibt zwei Verfahren zur Anfangskorrektur des Aufwärmzäh­ lereinstellwerts (DCOUNT). Fig. 6 verdeutlicht ein erstes Verfahren, bei dem die Luftmenge (Ga) einen Fehlanpassungs­ wert (OFFSET) bestimmt, und bei dem der Fehlanpassungswert (OFFSET) zu dem Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) addiert wird. Der zuletzt genannte Schritt dient zum Durchführen der folgenden Berechnung: DCOUNT + OFFSET. Fig. 7 verdeutlicht ein zweites Verfahren, bei dem die Luftmenge (Ga) einen Koef­ fizienten (KCOUNT) bestimmt, und bei dem der Koeffizient (KCOUNT) und der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) miteinan­ der multipliziert werden; d. h. die folgende Berechnung wird durchgeführt: DCOUNT × KCOUNT. Diese beiden Anfangskorrektur­ verfahren können jedoch unter der folgenden Bedingung durch­ geführt werden: der Bestimmungsstartluftwert (GAST)(Luftmenge (Ga)(Bestimmungsendluftwert (GAEND).

Als nächstes wird der Aufwärmzähler (DANKC) einer Ansaugluft­ temperaturkorrektur unterworfen, um das Vorwärtszählen des Aufwärmzählers (DANKC) bei niedrigen Temperaturen langsamer zu machen.

Es gibt zwei Verfahren für die Ansauglufttemperaturkorrektur für den Aufwärmzähler (DANKC). Fig. 8 verdeutlicht ein erstes Verfahren, bei dem ein Ansaugluftfehlanpassungswert (THAOFS) von der Ansauglufttemperatur abhängt, und bei dem der Ansaug­ luftfehlanpassungswert (THAOFS) zu dem Aufwärmzählerwert (DCOUNT) addiert wird; d. h. die folgende Berechnung wird durchgeführt: DCOUNT + THAOFS. Fig. 9 verdeutlicht ein zwei­ tes Verfahren, bei dem ein Ansauglufttemperaturkoeffizient (THAKC) von der Ansauglufttemperatur abhängt, und bei dem der Ansauglufttemperaturkoeffizient (THAKC) und der Aufwärmzäh­ lereinstellwert (DCOUNT) miteinander multipliziert werden; d. h. die folgende Berechnung wird durchgeführt: DCOUNT × THAKC. Die Ansauglufttemperaturkorrektur für den Aufwärmzäh­ ler (DANKC) wird deshalb durchgeführt, weil die Temperatur des Katalysatorkörpers 44 bei niedrigerer Temperatur langsa­ mer ansteigt als bei der gewöhnlichen Temperatur.

Unter erneutem Bezug auf Fig. 4 sieht der Aufwärmzähler (DANKC) keine Zählung vor, bevor die Luftmenge (Ga) den Be­ stimmungsstartluftwert (GAST) (zur Zeit t₁) erreicht, nachdem der Verbrennungsmotor 2 (zur Zeit t₀) gestartet worden ist. Der Aufwärmzähler (DANKC) startet das Zählen, wenn die Luft­ menge (Ga) den Bestimmungsstartluftwert (GAST) (zur Zeit t₂) erreicht. Wenn die Luftmenge (Ga) weiter zunimmt, sieht der Aufwärmzähler (DANKC) ein schnelles Vorwärtszählen vor, bis die Luftmenge (Ga) den Bestimmungsendluftwert (GAEND) (zur Zeit t₃) erreicht. Wenn die Luftmenge (Ga) den Bestimmungs­ endluftwert (GAEND) übersteigt, sieht der Aufwärmzähler (DANKC) ein langsames Rückwärtszählen vor. Wenn die Luftmenge (Ga) auf den Bestimmungsendluftwert (GAEND) (zur Zeit t₄) vorsieht, nimmt der Aufwärmzähler (DANKC) ein Vorwärtszählen wieder auf. Der Aufwärmzähler (DANKC) sieht ein schnelles Vorwärtszählen vor, bis die Luftmenge (Ga) den Bestimmungs­ startluftwert (GAST) (zur Zeit t₅) erreicht. Der Aufwärmzäh­ ler (DANKC) sieht ein langsames Rückwärtszählen vor, während die Luftmenge (Ga) geringer ist als der Bestimmungsstartluft­ wert (GAST) (d. h. für eine Zeitperiode zwischen t₅ und t₆). Wenn die Luftmenge (Ga) den Bestimmungsstartluftwert (GAST) erneut (zur Zeit t₆) erreicht, nimmt der Aufwärmzähler (DANKC) ein Vorwärtszählen wieder auf. Der Aufwärmzähler (DANKC) übertrifft zunächst den Überwachungsstartbestimmungs­ wert (MONST) (zur Zeit t₇) bevor die Luftmenge (Ga) den Be­ stimmungsendluftwert (GAEND) erneut (zur Zeit t₈) erreicht. Wenn die Luftmenge (Ga) innerhalb des Bestimmungsendluftwerts (GAEND) liegt, sieht der Aufwärmzähler (DANKC) ein Rückwärts­ zählen vor. Wenn die Luftmenge (Ga) erneut auf den Bestim­ mungsendluftwert (GAEND) (zur Zeit t₉) zurückgeführt wird, nimmt der Aufwärmzähler (DANKC) das Vorwärtszählen wieder auf, das größer ist als der Monitorstartbestimmungswert (MONST). Der Aufwärmzähler (DANKC) setzt das Vorwärtszählen fort, bis die Luftmenge (Ga) auf den Bestimmungsstartluftwert (GAST) (zur Zeit t₁₀) reduziert ist. Wenn die Luftmenge (Ga) geringer ist als der Bestimmungsstartluftwert (GAST), zählt der Aufwärmzähler (DANKC) auf den Überwachungsendbestimmungs­ wert (MONEND) (zur Zeit t₁₂) durch den Überwachungsstartbe­ stimmungswert (MONST) (zur Zeit t₁₁) zurück.

Wie in Fig. 4 gezeigt, unterscheidet die Luftmenge (Ga) zu­ sammenfassend zwischen dem Vorwärtszählen und dem Rückwärts­ zählen des Aufwärmzählers (DANKC). Die Verschlechterung des Katalysatorkörpers 44 wird außerdem für eine Zeitperiode aus­ gehend von dem Zeitpunkt bestimmt (oder überwacht), zu dem der Aufwärmzähler (DANKC) zum ersten Mal den Überwachungs­ startbestimmungswert (MONST) erreicht, bis der Aufwärmzähler (DANKC) den Überwachungsendbestimmungswert (MONEND) erreicht. Das bedeutet, die Verschlechterung des Katalysatorkörpers 44 wird für eine Zeitperiode zwischen t₇ und t₁₂ oder alternativ zwischen t₁₁ und t₁₂ bestimmt (oder überwacht).

Der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) von Fig. 5 wird durch die Luftmenge (Ga) festgelegt. Wie in Fig. 10 gezeigt, kann der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) jedoch individuell entweder durch den Ansaugluftdruck (Pb) oder die Kraftstoff­ einspritzmenge bestimmt werden, je nachdem, wodurch eine Mo­ torlast des Verbrennungsmotors 2 simuliert werden kann. Al­ ternativ kann der Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) durch einen spezifizierten Wert aus dem zweidimensionalen Routine­ verzeichnis ermittelt werden. Das Routineverzeichnis ist durch die Motordrehzahl und entweder den Ansaugluftdruck oder die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt.

In Fig. 11 wird der Überwachungsstartbestimmungswert (MONST) von Fig. 4 mit der Ansaugtemperatur variiert oder verändert. Der Überwachungsstartbestimmungswert (MONST) wird einge­ stellt, um den Start der Bestimmung (oder Überwachung) der Katalysatorverschlechterung bei verminderten Temperaturen im Vergleich zum Start bei gewöhnlichen Temperaturen zu verzö­ gern.

In Fig. 12 wird ein Bereich der Katalysatorbestimmungsüberwa­ chungsausführung (MONST-MONEND) von Fig. 4 mit der Ansaugtem­ peratur variierte weil die Temperatur des Katalysatormate­ rials 44 bei niedrigen Temperaturen schnell fällt.

In Fig. 13 gibt der ODER-Schaltkreis "OR" den Aufwärmzähler (DANKC) selbst dann frei, wenn einer der vorstehend beschrie­ benen sechs Zustände erfüllt ist. Im einzelnen wird der Auf­ wärmzähler (DANKC) auf "Null" gesetzt, wenn der Zähler 142 zeigt, daß einer der vorstehend genannten sechs Zustände für eine Zeitperiode T₁ beibehalten wird. Anstelle einer Freigabe des Aufwärmzählers (DANKC) können alternativ Subtraktivwerte in dem Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) so eingestellt wer­ den, daß sie größer sind, um die Geschwindigkeit des Subtrak­ tivbetriebs des Aufwärmzählers (DANKC) zu erhöhen.

In Bezug auf die Freigabezustände für den Aufwärmzähler (DANKC), werden in Fig. 14 der niedrigere Lastwert (GAL) und der höhere Lastwert (GAH) durch die Motordrehzahl festgelegt.

Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Ausführungs­ form in Bezug auf das Flußdiagramm von Fig. 1 erläutert.

Wenn ein Verbrennungsmotor 2 gestartet wird, startet ein Ka­ talysatorverschlechterungsbestimmungsprogramm in einer Steu­ ereinrichtung 116 mit dem Schritt 202. Daraufhin wird diese Programmroutine;mit dem Schritt 204 fortgesetzt, bei dem die folgende Berechnung anfänglich durchgeführt wird: DANKFAST, DANKC ← 0, und DANKFLG ← 0. Das bedeutet, der DANKFAST und der Aufwärmzähler DANKC stehen auf "Null", wenn eine Aufwärm­ flagge (DNKFLG) zu keinem Zeitpunkt gesetzt war, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet wurde.

Beim nachfolgenden Schritt 206 werden vorbestimmte Katalysa­ torverschlechterungsbestimmungs-(oder -überwa­ chungs)bedingungen gelesen. Beim nächsten Schritt 208 wird eine Bestimmung dahingehend durchgeführt, ob die Katalysator­ verschlechterungsbestimmungsbedingungen erfüllt worden sind.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird bei dieser Stufe aus dem folgen­ den bestimmt, ob die Katalysatorverschlechterungsbestimmungs­ bedingungen sämtliche zutreffen oder nicht: die Verschlechte­ rung hinsichtlich des Katalysatorgüteabfalls ist auf einem Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbereich begrenzt (der in Fig. 3 durch Schraffurlinien bezeichnet ist), der durch eine Motorlast und eine Motordrehzahl festgelegt ist; das Aufwärmen des Verbrennungsmotors 2 ist beendet worden; eine Ansauglufttemperatur ist gleich oder größer als ein einge­ stellter Wert (die Ansauglufttemperatur)eingestellter Wert); ein Luftkraftstoffverhältnis befindet sich unter einer ersten Rückkopplungs-(F/B)regelung gemäß dem Ermittlungssignal von dem vorderen Sauerstoffsensor 40; und der Motor 2 wird in ei­ nem konstanten Drehzahlbereich betrieben (in diesem Bereich werden die Motorlasthöhen, wie beispielsweise eine Ansaug­ luftmenge, ein Ansaugluftdrosselklappenventilöffnungsgrad, eine Kraftstoffeinspritzmenge, ein Ansaugluftdruck usw. auf Pegel gleich oder kleiner als jeweilige Einstellwerte vari­ iert).

Wenn die Bestimmung im Schritt 208 "NEIN" ergibt, wird diese Routine zum Schritt 206 zurückgeführt.

Wenn die Bestimmung im Schritt 208 "JA" ergibt, wird beim Schritt 210 bestimmt, ob DANKFAST=0 zutrifft oder nicht.

Wenn die Bestimmung im Schritt 210 "JA" ergibt, wird die Rou­ tine mit dem Schritt 212 fortgesetzt, bei dem die Bestimmung durchgeführt wird, ob es zutrifft, daß für die Luftmenge (Ga) gilt oder nicht: Bestimmungsstartluftwert (GASTLuftmenge (Ga)Bestimmungsendluftwert (GAEND), wie in Fig. 4 und 4A ge­ zeigt.

Wenn die Bestimmung im Schritt 212 "JA" ergibt, wird die Rou­ tine mit dem Schritt 214 fortgesetzt, bei dem die Anfangskor­ rektur für den Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) durchge­ führt wird, wie in den Fig. 5 bis 7 gezeigt. Das bedeutet, daß die folgende Berechnung durchgeführt wird: entweder DCOUNT + OFFSET oder DCOUNT × KCOUNT.

Beim nächsten Schritt 216 wird die Ansauglufttemperaturkor­ rektur für den Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) durchge­ führt, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt. Das bedeutet, die folgende Berechnung wird durchgeführt: entweder DCOUNT + THAOFS oder DCOUNT × THAKC.

Wenn die jeweiligen Bestimmungen in den Schritten 210 und 212 "NEIN" ergeben, wird die Routine sofort zu dem vorstehend ge­ nannten Schritt 216 geführt oder verschoben.

Beim nächsten Schritt 218 wird der Aufwärmzähler (DANKC) ge­ startet. Das bedeutet, daß der Aufwärmzähler (DANKC) zählt, wie in Fig. 5 gezeigt. Daraufhin wird die folgende Berechnung durchgeführt: DANKC ← DANKCold + DCOUNT. Ein Zähler wird für jede Zeit T_x betrieben, wodurch der Aufwärmzähler (DANKC) da­ zu veranlaßt wird, vorwärts oder rückwärts zu zählen.

Die Routine wird daraufhin mit dem Schritt 220 fortgesetzt, bei dem bestimmt wird, ob DANKFAST=0 zutrifft oder nicht.

Wenn die Bestimmung im Schritt 220 "JA" ergibt, wird die Rou­ tine mit dem Schritt 222 fortgesetzt, bei dem bestimmt wird, ob DANKCMONST zutrifft oder nicht.

Wenn die Bestimmung im Schritt 222 "NEIN" ergibt, wird die Routine zum Schritt 206 zurückgeführt.

Wenn die Bestimmung im Schritt 222 jedoch "JA" ergibt, wird die folgende Berechnung beim nächsten Schritt 224 durchge­ führt: DANKFAST ← 1.

Beim darauffolgenden Schritt 226 wird bestimmt, ob DANKCMON- END zutrifft oder nicht. Wenn die Bestimmung im Schritt 220 "NEIN" ergibt, wird die Routine außerdem unmittelbar zu die­ sem Schritt 226 verschoben.

Wenn die Bestimmung im Schritt 226 "JA" ergibt, wird die Rou­ tine zum Schritt 228 verschoben, bei dem die folgende Berech­ nung bewirkt wird: Aufwärmflagge (DNKFLG) ← 1, d. h., die Aufwärmflagge (DNKFLG) ist gesetzt. Die Bestimmung (oder Überwachung) führt dadurch zu einer Katalysatorverschlechte­ rung.

Wenn die Bestimmung im Schritt 226 "NEIN" ergibt, wird die Routine zum Schritt 230 verschoben, bei dem die folgende Be­ rechnung bewirkt wird: Aufwärmflagge (DNKFLG) ← 0, d. h., die Aufwärmflagge (DNKFLG) wird nicht gesetzt. Diese Berechnung unterbricht die Bestimmung oder Überwachung der Katalysator­ verschlechterung.

Die Routine wird zum Schritt 206 zurückgeführt, nachdem die jeweilige Berechnung in den Schritten 228 und 230 beendet ist.

Wie in Fig. 10 gezeigt, wird das Vorwärts- und Rückwärtszäh­ len des Aufwärmzählers (DANKC) nicht ausschließlich durch die Luftmenge (Ga) festgesetzt, sondern können vielmehr individu­ ell beispielsweise entweder durch den Ansaugluftdruck oder die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt werden, je nachdem, wo­ durch die Motorlast des Verbrennungsmotors 2 stimuliert wer­ den kann. Alternativ kann das Vorwärts- und Rückwärtszählen des Aufwärmzählers (DANKC) durch einen spezifizierten Wert aus einem zweidimensionalen Routineverzeichnis bestimmt wer­ den. Das Routineverzeichnis ist durch die Motordrehzahl und entweder den Ansaugluftdruck oder die Kraftstoffeinspritz­ menge bestimmt.

Wie in Fig. 11 gezeigt, wird der Überwachungsstartbestim­ mungswert (MONST) ferner mit der Ansaugtemperatur variiert.

Wie aus Fig. 12 hervorgeht, wird darüberhinaus der Bereich der Katalysatorverschlechterungsüberwachungsausführung (MONST-MONEND), der in Fig. 4 gezeigt ist, mit der Ansaug­ lufttemperatur variiert.

Wie in Fig. 13 gezeigt, werden die Freigabebedingungen für den Aufwärmzähler (DANKC) erfüllt, wenn einer der vorstehend erwähnten ersten bis sechsten Fälle vorliegt. Im einzelnen besteht der erste Fall darin, daß ein Leerlaufschalter einge­ schaltet ist, d. h. ein Öffnungsgrad des Ansaugluftdrosselven­ tils 30 ist auf einen vorausgewählten Wert reduziert worden, wie durch den Drosselklappensensor 96 ermittelt. Der zweite Fall besteht darin, daß die Motorlast gleich oder kleiner als ein niedrigerer Lastwert (d. h. GAL) ist. Der dritte Fall be­ steht darin, daß die Motorlast gleich oder größer als ein hö­ herer Lastwert (d. h. GAH) ist. Der vierte Fall besteht darin, daß FPOW=1, d. h. ein Anstieg oder eine Zunahme der Kraft­ stoffmenge während eines vollständig offenen Zustands des An­ saugluftdrosselklappenventils 30 befindet sich unter Korrek­ tur. Der fünfte Fall besteht darin, daß ein Luft-Kraftstoff­ verhältnis nicht weiterhin gemäß dem Ermittlungssignal von dem vorderen Sauerstoffsensor 40 rückkopplungsgesteuert wird. Der sechste Fall besteht darin, daß der Motor 2 sich in einem Zustand der Kraftstoffunterbrechung befindet. Wenn der Zeit­ geber 142 zeigt, daß einer der vorstehend genannten Zustände für eine Zeitperiode T₁ andauert, wird die folgende Berech­ nung durchgeführt: Aufwärmzähler (DANKC) ← 0. Wie in Fig. 14 gezeigt, werden der niedrigere Lastwert (GAL) und der höhere Lastwert (GAH) durch die Motordrehzahl (UpM) festgelegt.

Anstatt den Aufwärmzähler (DANKC) freizugeben, können alter­ nativ Subtraktivwerte in dem Aufwärmzählereinstellwert (DCOUNT) so groß eingestellt werden, daß die Geschwindigkeit des Subtraktivbetriebs des Aufwärmzählers (DANKC) erhöht wird.

Dadurch können ein Aufwärmzustand und ein Sauerstoffspeicher­ zustand des Katalysatorkörpers 44 simuliert und durch den Aufwärmzähler (DANKC) ohne die Verwendung eines Temperatur­ sensors zur Ermittlung der Temperatur des Katalysatorkörpers 44 beurteilt werden. Dadurch wird außerdem ein einfacher ko­ stengünstiger Aufbau geschaffen.

Da ein von dem Temperatursensor ermittelter Temperaturzustand des Katalysatorkörpers 44 von den Verschlechterungsbestim­ mungsbedingungen für den Katalysatorkörper 44 ausgeschlossen wird, kann eine genaue Bestimmung durchgeführt werden, ob der Katalysatorkörper 44 sich verschlechtert hat. Dieses Merkmal erbringt sowohl eine erhöhte Zuverlässigkeit des Fahrzeugs wie eine erhöhte Genauigkeit bei der Bestimmung der Ver­ schlechterung des Katalysatorkörpers 44.

Wenn die Temperatur des Katalysatorkörpers 44 unter dem Ein­ fluß der niedrigen Temperaturen und/oder eines starken Windes auf einen Pegel reduziert wird, der nicht dazu in der Lage ist, die Verschlechterung des Katalysatorkörpers 44 zu be­ stimmen, werden darüberhinaus die Katalysatorverschlechte­ rungsbestimmungsbedingungen als nicht erfüllt angesehen, ob­ wohl der Katalysatorkörper 44 normal arbeitet. Die Bestim­ mung, daß die Verschlechterung des Katalysatorkörpers 44 vor­ liegt, wird deshalb abgebrochen. Dieser Schritt beseitigt die Wahrscheinlichkeit, daß der Katalysatorkörper 44 in einem normalen Zustand als anormal beurteilt wird. Das bedeutet, keine Fehlbeurteilung wird hinsichtlich der Verschlechterung des Katalysatorkörpers 44 getroffen. Dadurch kann ein nutzlo­ ser Ersatz und eine Temperatur von Teilen verhindert werden.

Wie aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung hervor­ geht, wird erfindungsgemäß eine Steuereinrichtung geschaffen, die auf der Grundlage eines Aufwärmzählers bestimmt, ob ein Katalysatorkörper sich in einem vorbestimmten Aufwärmzustand befindet oder nicht. Der Aufwärmzähler wird für den Katalysa­ torkörper verwendet und erzeugt eine Zählrate in Bezug auf jede Motorlast des Verbrennungsmotors. Unter der Annahme, daß der Katalysatorkörper gemäß der vorstehend genannten Bestim­ mung als sich in einem vorbestimmten Aufwärmzustand befindend ermittelt wird, beurteilt die Steuereinrichtung, ob die Ver­ schlechterungsbestimmungsbedingungen für den Katalysatorkör­ per erfüllt worden sind oder nicht. Ein Aufwärmzustand und ein Sauerstoffspeicherzustand des Katalysatorkörpers können dadurch simuliert und ohne die Verwendung eines Temperatur­ sensors beurteilt werden. Es besteht demnach keine Notwendig­ keit für den Temperatursensor und ein einfacher kostengünsti­ ger Aufbau wird geschaffen.

Da darüberhinaus der von dem Temperatursensor ermittelte Tem­ peraturzustand des Katalysatorkörpers von den Verschlechte­ rungsbestimmungsbedingungen für den Katalysatorkörper ausge­ schlossen ist, kann eine genaue Bestimmung durchgeführt wer­ den, ob der Katalysatorkörper sich verschlechtert hat oder nicht. Dadurch sind sowohl hinsichtlich der Zuverlässigkeit von Fahrzeugen wie der Beurteilungsgenauigkeit betreffend die Verschlechterung des Katalysatorkörpers Verbesserungen er­ reichbar.

Wenn die Temperatur des Katalysatorkörpers unter dem Einfluß der niedrigen Temperaturen und/oder eines starken Winds auf einen Pegel abgesenkt wird, der eine Bestimmung der Ver­ schlechterung des Katalysatorkörpers unmöglich macht, werden die Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbedingungen als nicht erfüllt identifiziert, obwohl der Katalysatorkörper normal arbeitet. Die Bestimmung der Verschlechterung des Ka­ talysatorkörpers durch die Verschlechterungsbestimmungsvor­ richtung wird deshalb abgebrochen. Es besteht deshalb keine Wahrscheinlichkeit, daß der Katalysatorkörper in einem norma­ len Zustand als anormal beurteilt wird. Das bedeutet, daß ei­ ne derartige Fehlbeurteilung betreffend die Verschlechterung des Katalysatorkörpers nie getroffen wird, wodurch die Not­ wendigkeit für einen wertlosen Ersatz oder eine Reparatur von Teilen beseitigt wird.

Obwohl eine spezielle bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung im einzelnen beispielhaft beschrieben worden ist, ist zu erkennen, daß Veränderungen oder Modifikationen der beschrie­ benen Vorrichtung, einschließlich der Neuanordnung von Tei­ len, im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Verschlechterung eines Ka­ talysators für einen Verbrennungsmotor, mit ersten und zweiten Abgassensoren, die in einem Abgasdurchlaß des Verbrennungsmotors jeweils an stromaufwärtigen und strom­ abwärtigen Seiten eines Katalysatorkörpers angeordnet sind, der allgemein auf der halben Strecke des Abgas­ durchlasses angeordnet ist, wobei die Katalysatorver­ schlechterungsbestimmungsvorrichtung eine Rückkopplungs­ steuerung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses ansprechend auf jeweilige Ermittlungssignale von den ersten und zwei­ ten Abgassensoren bewirkt und gleichzeitig eine Ver­ schlechterung des Katalysatorkörpers bestimmt, wenn vor­ bestimmte Katalysatorverschlechterungsbestimmungsbedin­ gungen erfüllt sind, gekennzeichnet durch eine Steuerein­ richtung zum Beurteilen - auf der Basis eines Aufwärmzäh­ lers, der für den Katalysatorkörper verwendet wird -, ob der Katalysatorkörper sich in einem vorbestimmten Auf­ wärmzustand befindet oder nicht, wobei der Aufwärmzähler in Bezug auf eine beliebige Motorlast des Verbrennungsmo­ tors eine Zählung durchführt, wobei dann, wenn der Kata­ lysatorkörper als sich in einem vorbestimmten Aufwärmzu­ stand gemäß der vorstehend genannten Beurteilung befin­ dend ermittelt wird, die Steuereinrichtung bestimmt, ob Verschlechterungsbestimmungsbedingungen für den Katalysa­ torkörper erfüllt sind oder nicht.

2. Katalysatorverschlechterungsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein­ richtung, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet worden ist, den Aufwärmzähler dahingehend treibt, das Zählen in Bezug auf eine beliebige Motorlast des Verbrennungsmotors zu starten, wobei die Steuereinrichtung beurteilt, daß sich der Katalysatorkörper in einem vorbestimmten Auf­ wärmzustand befindet, wenn durch den Aufwärmzähler regi­ strierte Zählraten in dem Bereich einer Katalysatorver­ schlechterungsbestimmungsausführung fällt, und wobei die Steuereinrichtung die Verschlechterung des Katalysator­ körpers in dem Fall bestimmt, daß der Katalysatorkörper durch die vorstehend genannte Beurteilung als sich in dem vorbestimmten Aufwärmzustand befindend erkannt wird und daß weitere Katalysatorverschlechterungsbestimmungen ins­ gesamt erfüllt sind.