DE4039876A1

DE4039876A1 - Vorrichtung zum regeln des luft-kraftstoff-verhaeltnisses fuer einen motor

Info

Publication number: DE4039876A1
Application number: DE4039876A
Authority: DE
Inventors: Kenji Ikuta; Toshio Kondo; Hiroshi Haraguchi
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1991-07-04
Anticipated expiration: 2010-12-14
Also published as: JPH03185244A; DE4039876B4; KR910012520A; JP2765136B2; KR0137133B1; US5090199A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für einen Motor, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge derart geregelt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gasgemisches, das dem Motor zugeführt wird, auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird.

Es ist eine Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Ver hältnisses für einen Motor bekannt, die einen ersten Sauer stoffkonzentrationssensor (hiernach als Luft-Kraftstoff-Ver hältnis-Sensor bezeichnet) besitzt, der ein Erfassungssig nal erhalten kann, das in bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zugeführten Gasgemisches linear ist. Der Sensor ist aufstromseitig eines Dreikomponentenka talysators angeordnet, der sich in einem Abgasrohr befindet. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird derart geregelt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit vom Erfas sungssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Ein zweiter Sauerstoffkonzentrationssensor (als O₂- Sensor bezeichnet), der ein Fett/Mager-Erfassungssignal für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches, das dem Motor zugeführt wird, erhalten kann, ist Seite an Seite mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aufstromseitig des Dreikomponentenkatalysators vorgesehen. Eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Erfassungssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors wird auf der Basis des Erfassungssignales vom O₂-Sensor korrigiert (s. hierzu beispielsweise die JP-A-56-64125).

Wenn der O₂-Sensor aufstromseitig des Dreikomponentenkata lysators vorgesehen ist und die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Erfas sungssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors durch das Erfassungssignal des O₂-Sensors korrigiert wird, wie dies bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung der Fall ist, sind jedoch die nachfolgenden Probleme vorhanden:

1. Um den Reinigungsfaktor des Dreikomponentenkatalysators zu erhöhen, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis derart geregelt, daß die auf der fetten und mageren Seite befind lichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse über eine kurze Zeit dauer relativ zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Mittelwert wiederholt werden. Wenn der O₂-Sensor aufstromseitig des Dreikomponentenkatalysators angeordnet ist, ändert sich das Erfassungssignal des O₂-Sensors, so daß der fette (R)- und magere (L)-Wert über eine kurze Zeitdauer wiederholt werden, wie bei (a) in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn daher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Basis des Erfassungssignales einer derartigen kurzen Zeitdauer korri giert wird, kann es nicht in stabiler bzw. beständiger Weise geregelt werden, da es durch eine Fluktuation des Erfassungssignales beeinflußt wird.
2. Aufstromseitig des Dreikomponentenkatalysators ist das Abgas nicht in ausreichender Weise vermischt. Daher wird das Erfassungssignal des O₂-Sensors leicht durch einen speziellen Zylinder in Abhängigkeit von der Befestigungs position o. ä. beeinflußt.
3. Aufstromseitig des Dreikomponentenkatalysators ist die Temperatur hoch. Im Abgas befindet sich eine Kupferkompo nente. Daher wird die Funktionsweise des O₂-Sensors nach teilig beeinflußt.

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorstehend aufgezeigten Probleme konzipiert. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem Motor zu schaffen, die die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem Erfassungssignal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors genau korrigiert und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis genau auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis einregelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Motors gelöst, die die folgenden Bestandteile umfaßt (siehe Fig. 1):
einen in einem Abgasrohr des Motors angeordneten Katalysa tor (38) zum Reinigen des Abgases;
einen ersten Sauerstoffkonzentrationssensor (36), der auf stromseitig des Katalysators angeordnet ist und ein erstes Erfassungssignal abgibt, das in bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zugeführten Gasgemisches linear ist;
einen zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor (37), der ab stromseitig des Katalysators angeordnet ist und ein zweites Erfassungssignal abgibt, das anzeigt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zugeführten Gasgemisches im Vergleich zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist;
eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung (40) zum Einstellen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Ab hängigkeit von dem zweiten Erfassungssignal; und
eine Kraftstoffeinspritzmengeneinstelleinrichtung (45) zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge, die dem Motor zuge führt wird, in Abhängigkeit vom ersten Erfassungssignal und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

Es ist wünschenswert, daß die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Einstelleinrichtung eine erste Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Einstelleinrichtung zum Einstellen des Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses auf einen Wert auf der mageren Seite besitzt, so daß dieser um jeden vorgegebenen Wert pro Zeiteinheit und allmählich reduziert wird, wenn das zweite Erfassungssignal einen fetten Zustand anzeigt, und zur Ein stellung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einen Wert auf der fetten Seite, so daß dieser um jeden vorge gebenen Wert pro Zeiteinheit allmählich erhöht wird, wenn das zweite Erfassungssignal einen mageren Zustand anzeigt.

Die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung kann des weiteren aufweisen:
eine erste Zeiterfassungseinrichtung zum Erfassen der Ge samtzeit von Zeiten, die dem fetten Zustand in einer vorge gebenen Zeitdauer des zweiten Erfassungssignales ent sprechen;
eine zweite Zeiterfassungseinrichtung zum Erfassen der Ge samtzeit von Zeiten, die dem mageren Zustand in der vorge gebenen Zeitdauer des zweiten Erfassungssignales ent sprechen; und
eine zweite Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellein richtung zum Einstellen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einen Wert auf der mageren Seite, so daß dieser um einen vorgegebenen Wert pro Zeiteinheit allmählich re duziert wird, wenn die Gesamtzeit der Zeiten des fetten Zustandes länger ist als die Gesamtzeit der Zeiten des mageren Zustandes, und zum Einstellen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einen Wert auf der fetten Seite, so daß dieser um einen vorgegebenen Wert pro Zeit einheit allmählich erhöht wird, wenn die Gesamtzeit der Zeiten des mageren Zustandes länger ist als die Gesamtzeit der Zeiten des fetten Zustandes.

Es wird des weiteren bevorzugt, daß die Kraftstoffeinspritz mengeneinstelleinrichtung das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einer vorgegebenen Amplitude für ein Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnis, das von der Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Einstelleinrichtung eingestellt worden ist, periodisch ändert.

Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird das Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Einstelleinrichtung in Abhängigkeit vom zweiten Erfassungssignal, das vom zweiten Sauerstoffkonzentrations sensor abgegeben wird, eingestellt. Dann wird die Kraft stoffeinspritzmenge von der Kraftstoffeinspritzmengenein stelleinrichtung in Abhängigkeit vom ersten Erfassungs signal, das vom ersten Sauerstoffkonzentrationssensor ab gegeben wird, und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein gestellt.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen er läutert. Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau der vorlie genden Erfindung;

Fig. 2 ein Konstruktionsschema einer Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine charakteristische Darstellung eines Erfassungssignales eines O₂- Sensors;

Fig. 4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Luft-Kraftstoff- Regelung bei dieser Ausführungsform;

Fig. 5 und 7 Blockdiagramme zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Ausführungsform;

Fig. 6 eine charakteristische Darstellung eines Reinigungsfaktors eines Dreikomponenten katalysators;

Fig. 8 und 9 Zeitdiagramme dieser Ausführungsform;

Fig. 10 ein Zeitdiagramm einer weiteren Aus führungsform; und

Fig. 11 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der anderen Aus führungsform.

Zur weiteren Verdeutlichung des Aufbaues der vorstehend be schriebenen Erfindung wird nunmehr nachfolgend eine Regel vorrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Motors, bei der es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Er findung handelt, erläutert. Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Aufbaues dieser Vorrichtung und zeigt einen Motor 10, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis geregelt wird, sowie dessen periphere Einrichtungen. Wie in der Darstellung verdeutlicht ist, werden hierbei der Zündzeitpunkt I_g eines Motors 10 und eine Kraftstoffeinspritzmenge TAU durch eine elektronische Regeleinheit (ECU) 20 geregelt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, handelt es sich bei dem Motor 10 um einen solchen mit Fremdzündung und vier Zylindern sowie vier Takten. Ansaugluft wird durch einen Luftfilter 11, ein Ansaugrohr 12, eine Drosselklappe 13, einen Ausgleichsbehäl ter 14 und ein Ansaugzweigrohr 15 in jeden Zylinder gesaugt. Kraftstoff wird unter Druck von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) zugeführt und über Kraftstoffeinspritzventile 16a, 16b, 16c und 16d, die im Ansaugzweigrohr 15 vorgesehen sind, eingespritzt. Der Motor 10 besitzt einen Zündverteiler 19 zum Verteilen eines elektrischen Signales hoher Spannung, das von einer Zündschaltung 17 Zündkerzen 18a, 18b, 18c und 18d der Zylinder zugeführt wird, einen Drehzahlsensor 30, der im Verteiler 19 vorgesehen ist, um die Drehzahl N_e des Motors 10 zu erfassen, einen Drosselsensor 31 zum Erfassen des Öffnungsgrades TH der Drosselklappe 13, einen Ansaug drucksensor 32 zum Erfassen des Ansaugdrucks PM abstrom seitig der Drosselklappe 13, einen Aufwärmsensor 33 zum Er fassen der Temperatur T_hw des Kühlwassers des Motors 10 sowie einen Ansaugtemperatursensor 34 zum Erfassen der Tem peratur T_am der Ansaugluft. Der Drehzahlsensor 30 ist so angeordnet, daß er einem Ringzahnrad gegenüberliegt, das sich synchron mit der Kurbelwelle des Motors 10 dreht. Der Sensor 30 gibt 24 Signalimpulse pro Umdrehung ab, d. h. 720° CA des Motors 10 proportional zur Drehzahl N_e. Der Drosselsensor 31 gibt nicht nur ein dem Drosselklappen öffnungsgrad TH entsprechendes Analogsignal, sondern auch ein EIN/AUS-Signal von einem Leerschalter ab, um zu er fassen, wenn die Drosselklappe 13 nahezu vollständig ge schlossen ist.

Des weiteren ist im Abgasrohr 35 des Motors 10 ein Drei komponentenkatalysator 38 angeordnet, der schädliche Be standteile (CO, HC, NOx u. ä.) in dem vom Motor 10 abge gebenen Abgas reduziert. Aufstromseitig des Dreikompo nentenkatalysators 38 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor 36 als erster Sauerstoffkonzentrationssensor an geordnet, der in Abhängigkeit vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des dem Motor zugeführten Gasgemisches ein lineares Erfassungssignal abgibt. Ein O₂-Sensor 37 als zweiter Sauerstoffkonzentrationssensor gibt ein Erfassungssignal ab, das anzeigt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des dem Motor 10 zugeführten Gasgemisches im Vergleich zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ₀ fett oder mager ist. Dieser Sensor ist abstromseitig des Dreikompo nentenkatalysators 38 vorgesehen.

Die ECU 20 ist als arithmetrische logische Funktionsschaltung ausgebildet und umfaßt in erster Linie bekannte Kompo nenten, wie beispielsweise eine CPU 21, einen ROM 22, einen RAM 23, einen Unterstützungs-RAM 24 u. ä. Die ECU 20 ist über einen Bus 27 bidirektional an eine Eingangsklemme 25 zum Erhalt von Erfassungssignalen von den Sensoren und eine Ausgangsklemme 26 zur Abgabe von Steuersignalen an Betä tigungseinheiten u. ä. angeschlossen. Die ECU 20 empfängt über die Eingangsklemme 25 Signale, die den Ansaugdruck PM, die Ansaugtemperatur T_am, den Drosselklappenöffnungsgrad TH, die Kühlwassertemperatur T_hw, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ, die Drehzahl N_e u. ä. anzeigen. Dann errechnet die ECU 20 die Kraftstoffeinspritzmenge TAU und den Zündzeitpunkt T_g auf der Basis dieser Informationen und gibt Steuersignale an die Kraftstoffeinspritzventile 16a bis 16d sowie die Zünd schaltung 17 über die Ausgangsklemme 26 ab. Von den vor stehend beschriebenen Steuer- bzw. Regelvorgängen wird nun mehr nachfolgend die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beschrieben.

Die ECU 20 wurde in der Vergangenheit nach der folgenden Methode konzipiert, um die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchzuführen. Diese Methode, die nachfolgend erläutert wird, ist in der JP-A-64-110853 offenbart.

1. Gestaltung eines zu regelnden Objektes

Bei dieser Ausführungsform wird als Modell eines Systems zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ des Motors 10 ein sich autoregressiv bewegendes Durchschnittsmodell ersten Grades mit einer Leerzeit P=3 verwendet und im Hinblick auf einen Störfaktor d weiter angenähert.

Als erstes kann das Modell des Systems zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ unter Verwendung des sich auto regressiv bewegenden Durchschnittsmodelles angenähert werden durch

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

worin bedeuten:
λ = Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
FAF = Korrekturkoeffizient für das Luft-Kraftstoff- Verhältnis,
a, b = Konstanten,
k = Variable, die die Zahl der Regelzeiten vom Be ginn der ersten Sampling-Phase anzeigt.

Wenn man den Störfaktor d berücksichtigt, kann das Modell des Regelsystems in der folgenden Weise angenähert werden:

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

Für die in der obigen Weise angenäherten Modelle können die Konstanten a und b einfach durch eine Diskretion durch die rotatorische synchrone (360°CA) Sampling-Phase mit schritt weiser Ansprache erhalten werden, d. h. eine Transferfunktion G des Systems zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ.

2. Darstellungsverfahren einer zustandsvariablen Größe X

Durch Umformulierung der vorstehenden Gleichung (2) unter Verwendung der zustandsvariablen Größe X(k)=[X₁(k), X₂(k), X₃(k), X₄(k)]^T wird die folgende Gleichung (3) erhalten

Es ergibt sich dann

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)

3. Konzipieren einer Regelgröße

In bezug auf die Gleichungen (5) und (6) wurden eine Regel größe konzipiert. Es wurden eine optimale Rückkopplungs ausbeute K=[K₁, K₂, K₃, K₄] und die zustandsvariable Größe X^T(k)=[λ(k), FAF(k-3), FAF(k-2), FAF(k-1)] ver wendet, so daß die folgende Gleichung erhalten wurde:

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

Des weiteren wurde ein Integrationsfaktor Z_I (k) zur Absorption 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 Weise können somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ und der Korrekturkoeffizient FAF erhalten werden.

Der Integrationsfaktor Z_I(k) ist ein Wert, der aus der Ab weichung zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ(k) und einer Integrationskonstanten K_a ermittelt und durch die fol gende Gleichung (7) erhalten wird:

Z_I(k) = Z_I(k-1) + Ka · (λ_TG - λ_(k)) (7)

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ, durch das das Modell in der vorstehend wiedergegebenen Weise konzipiert wurde. In Fig. 4 wurde die Z^-1-Transformation verwendet, um den Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient FAF(k) von FAF(k-1) abzuleiten, und der FAF(k)-Wert wurde dargestellt. Zu diesem Zweck wird der vorherige Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Korrekturkoeffizient FAF(k-1) im RAM 320 gespeichert und zum nächsten Regelzeitpunkt ausgelesen und verwendet.

Ein Block P₁, der in Fig. 4 von einer strichpunktierten Linie umgeben ist, entspricht einem Abschnitt zur Ent scheidung der zustandsvariablen Größe X(k) in einem Zu stand, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ(k) mittels Rückkopplung auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG eingesetzt wird. Ein Block P₂ entspricht einem Abschnitt (Ansammlungsabschnitt) zum Erhalten des Integrationsfaktors Z_I(k). Ein Block P₃ entspricht einem Abschnitt zum Be rechnen des gegenwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Kor rekturkoeffizienten FAF(k) aus der zustandsvariablen Größe X(k), die im Block P₁ ermittelt wurde, und dem Integra tionsfaktor Z_I(k), der im Block P₂ erhalten wurde.

4. Bestimmung der optimalen Rückkopplungsausbeute K und der Integrationskonstanten K_a

Die optimale Rückkopplungsausbeute K und die Integrations konstante K_a können beispielsweise eingestellt werden, indem man eine Auswertungsfunktion J minimiert, die durch die fol gende Gleichung wiedergegeben wird:

Die Auswertungsfunktion J minimiert die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ(k) und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG, während die Bewegung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF(k) eingeschränkt wird. Die Gewichtung der Einschränkung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF(k) kann durch die Werte der Gewichtsparameter O und R verändert werden. Es ist daher ausreichend, die optimale Rückkopp lungsausbeute K und die Interationskonstante K_a durch Wiederholung von Simulationen zu bestimmen, bis die opti malen Regelcharakteristika durch unterschiedliches Ändern der Werte der Gewichtungsparameter Q und R erhalten worden sind.

Des weiteren hängen die optimalen Rückkopplungsausbeute K und die Integrationskonstante K_a von den Modellkonstanten a und b ab. Um die Stabilität (robustes Betriebsverhalten) des Systems in bezug auf Fluktuationen (Parameterfluktuationen) des Systems zum Regeln des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ sicherzustellen, ist es daher erforderlich, die optimale Rückkopplungsausbeute K und die Integrations konstante K_a im Hinblick auf Fluktuationsgrößen der Modell konstanten a und b zu konzipieren. Daher werden die Simu lationen unter Berücksichtigung der Fluktuationen der Modellkonstanten a und b, die tatsächlich auftreten können, durchgeführt. Auf diese Weise wird eine Entscheidung für eine optimale Rückkopplungsausbeute K und die Integrations konstante K_a getroffen, die Stabilität garantieren.

Obwohl unter 1. die Gestaltung eines zu regelnden Objektes, unter 2. das Darstellungsverfahren der zustandsvariablen Größe, unter 3. das Konzipieren der Regelgröße und unter 4. die Bestimmung der optimalen Rückkopplungsausbeute und der Integrationskonstanten beschrieben wurden, so sind diese Größen doch vorgegeben. Die ECU 20 führt die Regelung durch Verwendung der Ergebnisse davon durch, d. h. nur von den Gleichungen (6) und (7).

Die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird nunmehr in Verbindung mit den Ablaufdiagrammen der Fig. 5 und 7 erläutert.

Fig. 5 zeigt eine Vorgehensweise zum Setzen der Kraftstoff einspritzmenge TAU, die synchron mit der Rotation (jede 360° CA) durchgeführt wird.

Als erstes wird in Schritt 101 eine grundsätzliche Kraft stoffeinspritzmenge T_p auf der Basis des Ansaugdrucks PM, der Drehzahl N_e u. ä. errechnet. In Schritt 102 wird über prüft, ob die Rückkopplungsbedingungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ erfüllt sind oder nicht. Diese Rückkopp lungsbedingungen sind derart, daß die Kühlwassertemperatur T_hw gleich oder höher ist als ein vorgegebener Wert und daß eine Last und eine Drehzahl nicht hoch sind, wie dies be kannt ist. Wenn die Rückkopplungsbedingungen des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses λ in Schritt 102 nicht erfüllt sind, wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffi zient FAF in Schritt 103 auf 1 gesetzt. Dann folgt Schritt 106.

Wenn andererseits die Rückkopplungsbedingungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ in Schritt 102 erfüllt sind, wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG in Schritt 104 ge setzt (das hiernach im Detail erläutert wird). In Schritt 105 wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffi zient FAF so gesetzt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG entspricht. Im einzelnen wird dabei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrek turkoeffizient FAF durch die Gleichungen (6) und (7) gemäß dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG und dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis λ(k), das vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor 36 erfaßt wird, errechnet.

In Schritt 106 wird eine Kraftstoffeinspritzmenge in bezug auf die grundsätzliche Kraftstoffeinspritzmenge T_p durch die nachfolgende Gleichung gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Korrekturkoeffizienten FAF und einem anderen Korrektur koeffizienten FALL korrigiert, so daß die Kraftstoffein spritzmenge TAU gesetzt wird.

TAU = FAF × T_p × FALL

Ein Funktionssignal gemäß der Kraftstoffeinspritzmenge TAU, die in der vorstehend beschriebenen Weise gesetzt wurde, wird an die Kraftstoffeinspritzventile 16a bis 16d abge geben.

Es wird nunmehr das Setzen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ_TG (Schritt 104 ind Fig. 5) beschrieben.

Als erstes wird ein Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses auf der Basis des Erfassungs signales des O₂-Sensors 37 gesetzt, um eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Erfassungssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 36 zu korrigieren. Wenn das Erfassungssignal des O₂-Sensors 37 einen fetten Zustand anzeigt, wird dabei der Mittelwert λ_TGC nur um einen vorgegebenen Wert λ_M auf einen Wert auf der mageren Seite verschoben. Wenn im Gegensatz dazu das Erfassunssignal des O₂-Sensors 37 einen mageren Zustand an zeigt, wird der Mittelwert λ_TGC nur um den vorgegebenen Wert λ_M auf einen Wert auf der fetten Seite verschoben. Fig. 6 zeigt die Eigenschaften eines Reinigungsfaktors π des Dreikomponentenkatalysators 38 in bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ. Wie hiernach erläutert wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb eines Bereiches eines Katalysatorfensters W (schraffierter Abschnitt im Diagramm) der Fig. 6 geregelt. Da das Katalysatorfenster W etwa 0,1% beträgt, wird der vorgegebene Wert λ_M so einge stellt, daß er geringer ist als der Wert W.

Andererseits variiert die Abweichung zwischen dem tatsäch lichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Erfassungssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ebenfalls in Abhän gigkeit von der Drehzahl N_e und dem Ansaugdruck PM. Mit anderen Worten, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem der maximale Reinigungsfaktor π erhalten wird, variiert in Ab hängigkeit von der Drehzahl N_e und dem Ansaugdruck PM. Daher wurde in Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem der maximale Reinigungsfaktor π erhalten wird, vorher als Anfangswert des Mittelwertes λ_TGC von der Drehzahl N_e und dem Ansaugdruck PM abgeleitet und im ROM 22 gespeichert. Es ist ausreichend, ein solches Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom ROM 22 zu Beginn der Rückkopplungssteuerung auszulesen. Der Anfangswert des Mittelwertes λ_TGC besitzt solche Eigenschaften, das er auf einen Wert auf der fetten Seite eingestellt wird, wenn die Drehzahl N_e und der Ansaugdruck PM ansteigen.

Für den Mittelwert λ_TGC, der in der vorstehend beschriebenen Weise gesetzt wurde, wird das Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis λ_TG (Zittersignalsteuerung) periodisch (Zitter signalperiode von T_DCA) auf eine vorgegebene Amplitude (Zitteramplitude) λ_DCA in einem Bereich des Katalysator fensters W verändert. In bezug auf die Zitteramplitude λ_DCA und die jeweilige Periode T_DCA ändert sich der Optimalwert, bei der der maximale Reinigungsfaktor π erhalten wird, ebenfalls in Abhängigkeit von der Drehzahl N_e und dem Ansaugdruck PM. Daher wurden die Optimalwerte der Zitter amplitude λ_DCA und der Zitterperiode T_DCA vorher auf der Basis der Drehzahl N_e und des Ansaugdrucks PM ermittelt und im ROM 22 gespeichert. Es ist ausreichend, diese Optimal werte aus dem ROM 22 nacheinander auszulesen.

Das Setzen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ_TG wird nunmehr in Verbindung mit dem in Fig. 7 dargestellten Ab laufdiagramm beschrieben.

In den Schritten 201 bis 203 wird der Mittelwert λ_TGC des vorstehend erwähnten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ge setzt. Zuerst wird in Schritt 201 überprüft, ob das Erfas sungssignal des O₂-Sensors 37 einen fetten oder mageren Zustand anzeigt. Wenn dieses Erfassungssignal einen fetten Zustand anzeigt, wird der Mittelwert λ_TGC in Schritt 202 nur um den vorgegebenen Wert λ_M erhöht, d. h. auf einen Wert auf der mageren Seite eingestellt (λ_TGC←λ_TGC+λ_M). Wenn andererseits in Schritt 201 das Erfassungssignal vom O₂- Sensor 37 einen mageren Zustand anzeigt, wird der Mittel wert λ_TGC in Schritt 203 nur um den vorgegebenen Wert λ_M erniedrigt, d. h. auf einen Wert auf der mageren Seite ein gestellt (λ_TGC←λ_TGC-λ_M).

Die Schritte 204 bis 213 beziehen sich auf die vorstehend beschriebene Zittersignalsteuerung. In Schritt 204 wird überprüft, ob ein Zählwert eines Zählers CDZA gleich oder größer ist als die Zitterperiode T_DCA oder nicht. Der Zähler CDZA zählt die Zitterperiode T_DCA. Wenn der Zählwert des Zählers CDZA geringer ist als die Zitterperiode T_DZA, zählt der Zähler CDZA in Schritt 205 aufwärts (CDZA←CDZA+1). Dann folgt Schritt 213.

Wenn andererseits der Zählwert des Zählers CDZA in Schritt 204 gleich oder größer ist als die Zitterperiode T_DCA, werden in den Schritten 206 bis 212 Vorgänge zur Änderung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ_TG Schritt um Schritt durchgeführt. Als erstes wird in Schritt 206 der Zähler CDZA rückgesetzt (CDZA=0). Die Zitteramplitude λ_DCA wird in Schritt 207 gesetzt. Wie vorstehend erwähnt, wird hierbei als Zitteramplitude λ_DCA der der Drehzahl N_e und dem Ansaugdruck PM entsprechende Optimalwert vorher ermittelt und als zweidimensionale Karte der Drehzahl N_e und des Ansaugdrucks PM im ROM 22 gespeichert. Die Zitter amplitude λ_DZA wird nacheinander vom ROM 22 ausgelesen. Im nächsten Schritt 208 wird die Zitterperiode T_DZA gesetzt. In bezug auf die Zitterperiode T_DZA wird in entsprechender Weise wie bei der Zitteramplitude λ_DZA der Optimalwert als zweidimensionale Karte der Drehzahl N_e und des Ansaugdrucks PM im ROM 22 gespeichert. Die Zitterperiode T_DZA wird nach einander vom ROM 22 ausgelesen.

In Schritt 209 wird überprüft, ob ein Kennzeichen XDZR ge setzt worden ist oder nicht. Wenn das Kennzeichen XDZR ge setzt worden ist (XDZR=1), so bedeutet dies, daß das Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG für den Mittelwert λ_TGC auf einen Wert auf der fetten Seite gesetzt worden ist. In Schritt 209 wird ermittelt, ob das Kennzeichen XDZR gesetzt worden ist (XDCR=1), d. h. ob das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG für den Mittelwert λ_TGC bis zum vorher gehenden Steuer-Timing auf einen Wert auf der fetten Seite gesetzt worden ist. In Schritt 210 wird das Kennzeichen XDZR rückgesetzt (XDZR←0), so daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG nur über die Zitteramplitude λ_DZA für den Mittelwert λ_TGC auf einen Wert auf der mageren Seite ge setzt wird. Wenn andererseits in Schritt 209 entschieden wurde, daß das Kennzeichen XDZR rückgesetzt wurde (XDZR= 0), d. h. wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG für den Mittelwert λ_TGC bis zum vorhergehenden Steuer-Timing auf einen Wert auf der mageren Seite gesetzt worden ist, wird in Schritt 211 das Kennzeichen XDZR gesetzt (XDZR←1), so daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG nur durch die Zitteramplitude λ_DZA für den Mittelwert λ_TGC auf einen Wert auf der fetten Seite gesetzt wird. Im nächsten Schritt 212 wird die Zitteramplitude λ_DZA auf einen nega tiven Wert gesetzt, und es folgt Schritt 213.

In Schritt 213 wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG durch die folgende Gleichung

λ_TG = λ_TGC + λ_DZA

gesetzt. Somit wird in dem Fall, in dem das Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnis λ_TG nur über die Zitteramplitude λ_DZA für den Mittelwert λ_TGC auf einen Wert auf der ma geren Seite gesetzt wird, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG über die folgende Gleichung in Schritt 213

λ_TG = λ_TGC+ λ_DZA

gesetzt.

Andererseits wird in dem Fall, in dem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG nur über die Zitteramplitude λ_DZA für den Mittelwert λ_TGC auf einen Wert auf der fetten Seite gesetzt wird, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG über die folgende Gleichung in Schritt 213

λ_TG = λ_TGC - λ_DZA

gesetzt, da die Zitteramplitude λ_DZA in Schritt 212 auf einen negativen Wert gesetzt worden ist.

Es ist ein Zeitdiagramm in bezug auf das vorstehend er wähnte Setzen des Mittelwertes λ_TGC gezeigt. Über eine Zeitdauer, in der das Erfassungssignal des O₂-Sensors 37 einen mageren Zustand anzeigt, wird der Mittelwert λ_TGC über den vorgegebenen Wert λ_M auf einen Wert auf der fetten Seite gesetzt. Für eine Zeitdauer, in der das Erfassungs signal des O₂-Sensors 37 den fetten Zustand anzeigt, wird der Mittelwert λ_TGC über den vorgegebenen Wert λ_M auf einen Wert auf der mageren Seite gesetzt. Daher wird der Mittelwert λ_TGC durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 auf das gezeigte stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Somit kann die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Erfassungs signal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 36 korrigiert werden.

Fig. 9 zeigt ein Zeitdiagramm in bezug auf die Zitter signalsteuerung. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_TG wird nur über die Zitteramplitude λ_DCA für den Mittelwert λ_TGC bei der kurzen Zitterperiode T_DZA verändert und auf einen Wert auf der fetten oder mageren Seite ge setzt. Daher kann der Reinigungsfaktor π des Dreikompo nentenkatalysators 38 erhöht werden.

Die Eigenschaften des Erfassungssignales für den Fall, in dem sich der O₂-Sensor 37 abstromseitig des Dreikomponenten katalysators 38 befindet, sind bei (b) in Fig. 3) darge stellt. Wie aus diesem Diagramm hervorgeht, ist gemäß den Eigenschaften (b) in Fig. 3) des Erfassungssignales bei Anordnung des O₂-Sensors 37 abstromseitig des Dreikompo nentenkatalysators 38 die Fett/Mager-Invertierungsperiode länger als bei den Eigenschaften (a) in Fig. 3) des Erfassungssignales für den Fall, bei dem der O₂-Sensor 37 aufstromseitig des Dreikomponentenkatalysators 38 ange ordnet ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die schädlichen Komponenten im Abgas durch den Dreikompo nentenkatalysator 38 über die stattfindende Oxidation- Reduktion entfernt werden. Daher kann selbst dann, wenn eine Regelung so durchgeführt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ in wiederholter Weise über eine kurze Zeit dauer auf einen fetten und mageren Wert gesetzt wird, um den Reinigungsfaktor π des Dreikomponentenkatalysators 38 an zuheben, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 36 genau korrigiert werden, ohne daß er dabei durch eine derartige Regelung beeinflußt wird.

Da andererseits das Abgas abstromseitig des Dreikompo nentenkatalysators 38 ausreichend vermischt ist, zeigt das Erfassungssignal des Luft-Kraftstoff-Sensors 36 das durch schnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ von allen Zylin dern an, ohne dabei vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ eines speziellen Zylinders abhängig zu sein. Folglich kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ richtig korrigiert werden.

Da das Abgas vom Dreikomponentenkatalysator 38 gekühlt und auch die Kupferkomponente im Abgas absorbiert wird, kann eine Funktionsverschlechterung des O₂-Sensors 37 verhindert werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses immer in Abhängigkeit vom Erfassungssignal des O₂-Sensors 37 eingestellt. Daher ist es auch möglich, den Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses an einem Zeitpunkt auf einen vorgegebenen Wert einzustellen, wenn die Zeit des fetten Zustandes des Erfassungssignales des O₂-Sensors 37 und die Zeit des mageren Zustandes nahezu gleich sind, und danach die Einstellung des Mittelwertes zu stoppen. In diesem Fall kann der Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft-Kraft stoff-Verhältnisses auf einen Punkt D in Fig. 9 oder auf einen Durchschnittswert der Punkte A, B, C und D eingestellt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde der Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit vom Erfassungssignal des O₂-Sensors bei jedem Steuer-Timing eingestellt. Bei einer anderen Ausführungs form kann jedoch der Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft-Kraft stoff-Verhältnisses auch in Abhängigkeit von der Zeit des fetten Zustandes und der Zeit des mageren Zustandes bei einer vorgegebenen Zeitdauer des Erfassungssignales des O₂- Sensors eingestellt werden.

Hiernach wird nunmehr eine weitere Ausführungsform beschrieben. Wie vorstehend erläutert, wird das Soll-Luft-Kraft stoff-Verhältnis λ_TG so eingestellt und geregelt, daß die Fett/Mager-Werte bei einer kurzen Zeitdauer wiederholt werden. Wenn der Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnisses einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ₀ (14,7) (λ_TGC=λ₀) entspricht, ist das Erfassungssignal des O₂-Sensors 37 wie bei (a) in Fig. 10) dargestellt. Mit anderen Worten, die Gesamtzeit ST_R der Zeiten T_Ri des fetten Zustandes bei einer vorgegebenen Zeit dauer des Erfassungssignales entspricht der Gesamtzeit ST_L der Zeiten T_Li des mageren Zustandes. Demnach ist

ST_R = S_TL

wobei sind

Wenn andererseits der Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses für das stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Verhältnis λ₀ (λ_TGC<λ₀) auf der fetten Seite liegt, sind die Zeiten T_Ri des fetten Zustandes länger als die Zeiten T_Li des mageren Zustandes, wie bei (b) in Fig. 10 gezeigt. Demnach ist

ST_R < ST_L.

Wenn andererseits der Mittelwert λ_TGC des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ₀ (λ_TGC <λ₀) mager ist, sind die Zeiten T_Li des mageren Zustandes länger als die Zeiten T_Ri des fetten Zustandes, wie bei (c) in Fig. 10) gezeigt. Dem nach ist

ST_R < ST_L.

Es wird nunmehr das in Fig. 11 gezeigte Ablaufdiagramm erläutert. Fig. 11 entspricht im wesentlichen Fig. 7, mit der Ausnahme, daß anstelle der Schritte 201 bis 203 in Fig. 7 nur die Schritte 301 bis 303 vorgesehen sind. Auf die Be schreibung von entsprechenden Schritten wird daher hier ver zichtet.

Als erstes wird in Schritt 301 die Gesamtzeit ST_R der Zeiten des fetten Zustandes und die Gesamtzeit ST_L der Zeiten des mageren Zustandes für eine vorgegebene Zeitdauer (beispiels weise fünf Perioden bei dieser Ausführungsform) des Erfas sungssignales des O₂-Sensors verglichen. Die Gesamtzeiten ST_R und ST_L der fetten/mageren Zustände werden durch ein Programm erhalten, das synchron zur Inversion des Erfas sungssignales des O₂-Sensors 37 aktiviert wird. Mit anderen Worten, eine Zeitdauer von der vorhergehenden Aktivierung bis zur gegenwärtigen Aktivierung wird errechnet, und die resultierende Zeit wird zur Gesamtzeit ST_R oder ST_L in Abhängigkeit von dem Entscheidungsergebnis, ob eine der artige Zeit die fette Zeit oder die magere Zeit betrifft, addiert, so daß die Gesamtzeiten ST_R und ST_L erhalten werden können. Wenn in Schritt 301 ST_R<ST_L ist, dann bedeutet dies, daß der Mittelwert λ_TGC für das stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Verhältnis λ₀ fett ist, so daß der Mittelwert λ_TGC in Schritt 302 nur um den vorgegebenen Wert λ_M (λ_TGC←λ_TGC+λ_M) erhöht wird.

Wenn andererseits in Schritt 301 ST_R<ST_L ist, so bedeutet dies, daß der Mittelwert λ_TGC des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Daher wird der Mittelwert λ_TGC des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Schritt 303 nur um den vorgegebenen Wert λ_M reduziert (λ_TGC←λ_TGC-λ_M).

Die Einstellung des Mittelwertes λ_TGC des Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird in der vorstehend beschrie benen Weise beendet.

Wie vorstehend im Detail beschrieben wurde, wird erfin dungsgemäß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches so geregelt, daß es gemäß dem ersten Erfassungssignal, das vom ersten Sauerstoffkonzentrationssensor abgegeben wird, der aufstromseitig des Katalysators angeordnet ist, und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird in Abhängigkeit vom zweiten Erfassungssignal eingestellt, das vom zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor abgegeben wird, der abstromseitig des Katalysators ange ordnet ist, um auf diese Weise eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem ersten Er fassungssignal zu korrigieren.

Daher kann die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem ersten Erfassungssignal genau korrigiert werden, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines hohen Reinigungs faktors des Katalysators genau eingeregelt werden.

Erfindungsgemäß wird somit eine Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem Motor beschrieben, mit dem die Kraftstoffeinspritzmenge so geregelt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zugeführten Gas gemisches auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Die Vorrichtung besitzt einen ersten Sauerstoffkonzentrationssensor aufstromseitig eines in einem Abgasrohr des Motors angeordneten Katalysators und einen zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor abstromseitig vom Katalysator. Der erste Sensor führt der Vorrichtung ein erstes lineares Erfassungssignal für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches zu. Der zweite Sensor führt der Vorrichtung ein zweites Erfassungssignal zu, das anzeigt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches in bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist. Ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird in Ab hängigkeit von dem zweiten Erfassungssignal eingestellt, und das erste Erfassungssignal und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis werden miteinander verglichen, um auf diese Weise die Kraftstoffeinspritzmenge zu regeln. Somit kann eine Ab weichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem ersten Erfassungssignal genau korrigiert werden, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann genau auf einen Wert in einem Bereich eingeregelt werden, aus dem ein hoher Rei nigungsfaktor des Katalysators abgeleitet werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei einem Motor, gekennzeichnet durch:
einen in einem Abgasrohr des Motors angeordneten Kataly sator (38) zum Reinigen des Abgases;
einen ersten Sauerstoffkonzentrationssensor (36), der in einem Abgasrohr (35) des Motors (10) angeordnet ist, zur Abgabe eines ersten linearen Erfassungssignales für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor (10) zugeführten Gasgemisches;
einen zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor (37), der ab stromseitig eines Katalysators (38) zum Reinigen eines vom Motor (10) abgegebenen Abgases angeordnet ist, zur Abgabe eines zweiten Erfassungssignales in Abhängigkeit davon, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in bezug auf ein stöchio metrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist;
eine Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung (40) zum Einstellen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Ab hängigkeit vom zweiten Erfassungssignal; und
eine Kraftstoffeinspritzmengeneinstelleinrichtung (45) zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge, die dem Motor (10) zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem ersten Erfassungs signal und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung die folgenden Bestandteile umfaßt:
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustandes des Motors (10);
eine Untersoll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellein richtung zum Einstellen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit vom Betriebszustand; und
eine Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit vom zweiten Erfassungssignal.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersoll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstellein richtung eine Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Speicher einrichtung (22) zum Speichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, bei dem ein maximaler Reinigungsfaktor des Katalysators (38) erhalten wird, als Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei jedem Betriebszustand aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturein richtung eine erste Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Korrektureinrichtung zur Durchführung einer Korrektur in einer Weise aufweist, daß sich das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis allmählich um eine vorgegebene Größe pro Zeit einheit zur mageren Seite hin verändert, wenn das zweite Erfassungssignal einen fetten Zustand anzeigt, und daß sich das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis um eine vorgegebene Größe pro Zeiteinheit allmählich zur fetten Seite hin ver ändert, wenn das zweite Erfassungssignal einen mageren Zu stand anzeigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturein richtung die folgenden Bestandteile umfaßt:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der gesamten "fetten" Zeit des zweiten Erfassungssignales in einer vor gegebenen Zeitdauer;
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der gesamten "mageren" Zeit des zweiten Erfassungssignales in der vorgegebenen Zeitdauer; und
eine zweite Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturein richtung zur Durchführung einer Korrektur derart, daß sich das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis um eine vorgegebene Größe pro Zeiteinheit allmählich zur mageren Seite hin ver ändert, wenn die gesamte fette Zeit länger ist als die gesamte magere Zeit, und daß sich das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis um eine vorgegebene Größe pro Zeiteinheit all mählich zur fetten Seite hin verändert, wenn die gesamte magere Zeit länger ist als die gesamte fette Zeit.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung eine Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückstelleinrichtung zum Rückstellen eines Wertes, der sich mit einer vorge gebenen Amplitude relativ zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Korrektureinrichtung als Mittelwert in das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingegeben worden ist, periodisch ändert, aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückstellein richtung eine Speichereinrichtung zum Speichern der vorge gebenen Amplitude, bei der der maximale Reinigungsfaktor des Katalysators (38) bei jedem Betriebszustand erhalten wird, aufweist.

8. Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem Motor, gekennzeichnet durch:
einen in einem Abgasrohr des Motors angeordneten Katalysator (38) zum Reinigen eines Abgases;
einen in einem Abgasrohr (35) eines Motors (10) angeordneten ersten Sauerstoffkonzentrationssensor (36) zur Abgabe eines ersten linearen Erfassungssignales für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor (10) zugeführten Gasgemisches;
einen abstromseitig eines Katalysators (38) zur Reinigung eines vom Motor (10) abgegebenen Abgases angeordneten zwei ten Sauerstoffkonzentrationssensor (37) zur Abgabe eines zweiten Erfassungssignales, das anzeigt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in bezug auf ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder mager ist;
eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustandes des Motors (10);
eine Anfangswerteinstelleinrichtung zum Einstellen eines Anfangswertes eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit vom Betriebszustand;
eine Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von dem zweiten Erfassungssignal jede vorge gebene Periode; und
eine Kraftstoffeinspritzmengeneinstelleinrichtung zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge, die dem Motor (10) zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem ersten Er fassungssignal und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangswerteinstelleinrichtung eine Anfangswert speichereinrichtung zum Speichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, bei dem ein maximaler Reinigungsfaktor des Katalysators (38) erhalten wird, als Anfangswert in jedem Betriebszustand aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzmengeneinstelleinrichtung die folgenden Bestandteile umfaßt:
eine Einrichtung zum Einstellen einer grundsätzlichen Kraft stoffeinspritzmenge in Abhängigkeit vom Betriebszustand; und eine Einrichtung zum Einstellen einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Korrekturmenge in Abhängigkeit vom ersten Erfas sungssignal und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturmengenein stelleinrichtung die folgenden Bestandteile umfaßt:
eine Einrichtung zum Erfassen einer zustandsvariablen Größe in Abhängigkeit vom ersten Erfassungssignal und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturgröße, die während eines vor hergehenden Steuer-Timing eingestellt wurde;
eine Einrichtung zum Berechnen eines Integrationswertes einer Abweichung zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis; und
eine Einrichtung zum Berechnen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Korrekturgröße in Abhängigkeit von der zustands variablen Größe und dem Integrationswert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturgrößenbe rechnungseinrichtung einen Konstantspeicher zum Speichern eines optimalen Rückkopplungswertes und einer Integrations konstante, die voreingestellt worden sind, besitzt, so daß der Motor (10) auf der Basis eines dynamischen Modells des Motors einen gewünschten Betrieb erfährt.