DE4339299C2

DE4339299C2 - Vorrichtung und Verfahren zur periodischen Überwachung des Katalysator-Wrrkungsgrades an einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4339299C2
Application number: DE4339299A
Authority: DE
Inventors: Peter J Grutter
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2013-11-19
Also published as: DE4339299A1; JPH06212956A; US5289678A

Description

Die Erfindung betrifft die Überwachung des Katalysator-Wir kungsgrades bei der Behandlung von Abgasen einer Verbren nungskraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung die Kraftstoffregelung eines geschlossenen, mit stromaufwärts und stromabwärts eines Katalysators angeordneten Abgas- Sauerstoff-Sensoren (EGO) ausgerüsteten Luft/Kraftstoff- Regelkreises einer Verbrennungskraftmaschine mit einer peri odischen bordeigenen Überwachung des Katalysator-Wirkungs grades.

Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad oder die Wirksamkeit eines Katalysators bei der Behandlung von Abgasen einer Ver brennungskraftmaschine nennenswert durch das der Maschine zugeführte Verhältnis von Luft zu Kraftstoff beeinflußt wird. Beim stöchiometrischen Verhältnis ist der katalytische Umwandlungs-Wirkungsgrad sowohl für die Oxidations- als auch für die Reduktionsumwandlungen hoch. Das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist definiert als das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff, welches bei einer perfekten Verbren nung zu einem vollständigen Verbrauch des Kraftstoffes füh ren würde.

Das Luft/Kraftstoffverhältnis Lambda gibt an, wie weit das tatsächlich der Maschine zugeführte Luft/Kraftstoffverhält nis vom theoretisch notwendigen Luft/Kraftstoffverhältnis abweicht.

Ein Einsatz geschlossener Kraftstoffregelkreissysteme ist als sog. Umwandlungsfenster bekannt, mit dem das Luft/Kraft stoff-Verhältnis in einem engen Bereich um das stöchiometri sche Verhältnis gehalten wird. Um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Umwandlungsfensters zu halten, sind geschlossene Kraftstoffregelkreissysteme bekannt, die je weils einen vor und hinter dem Katalysator angeordneten EGO- Sensor verwenden.

Es ist weiterhin bekannt, daß der Wirkungsgrad oder die Wirksamkeit einer katalytischen Umwandlung durch die Sauer stoffspeicherfähigkeit des Katalysators beeinflußt wird. Ein gut arbeitender Katalysator senkt die Sauerstoffkonzentra tionsschwankungen in dem Abgasstrom. Ein System zum Testen des Katalysator-Wirkungsgrades, das in dem SAE-Papier Nr. 900062, "Detection of Catalyst Performance Using On- Board Diagnostics" vorgeschlagen wurde, verwendet zur Erfas sung des Sauerstoffgehalts im Abgas zwei Abgassauerstoffsen soren (EGO), einen stromaufwärts und einen stromabwärts des Katalysators. Das System verwendet Testsignale in der Form von Luft/Kraftstoff-Verhältnisschwingungen auf beiden Seiten der Stöchiometrie in vorbestimmten Beträgen oder Frequenzen, die durch Kraftstoffregelsystemstörungen bewirkt werden. Durch Vergleich des Wechsels in den Reaktionsmustern zwi schen dem stromaufwärts- und dem stromabwärtsliegenden EGO- Sensor kann eine Aussage über die Katalysatorwirksamkeit ge macht werden.

In der DE 34 43 649 A1 wird ein Verfahren zur Überprüfung der Katalysatorfunktion bei einem mit λ-Sonden-Regelung aus gerüsteten Kraftfahrzeug-Otto-Motor beschrieben. Bei dem Verfahren ist jeweils vor und hinter dem Katalysator eine Sonde angeordnet, deren jeweilige Regelfrequenz ermittelt wird. Es wird vorgeschlagen, den Quotienten dieser Regelfre quenzen zu bilden und mit einem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen. Obwohl sich dieses Verfahren durchaus als funk tionsfähig erwiesen hat, ist seine Zuverlässigkeit noch nicht zufriedenstellend.

Aus der US 5 115 639 bzw. der DE 42 19 899 C2 ist eine Re gelvorrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Gemisches bei einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei im Auspuffsystem stromaufwärts und stromabwärts eines Katalysators ein erster bzw. zweiter EGO-Sensor angeordnet sind, die auf die Sauer stoffkonzentration der Auspuffgase ansprechen. In dem Regel system wird ein einzelner PI-Regler verwendet, dessen Aus gang auf Eingangssignalen basiert, die wenigstens die Aus gangssignale sowohl des stromaufwärtsseitigen als auch des stromabwärtsseitigen EGO-Schaltsensors umfassen. Das Signal des stromaufwärtsseitigen EGO-Sensors wird durch ein Hoch paßfilter verarbeitet, welches als ein Echtzeitdifferenzier gerät arbeitet. Das bearbeitete Signal des stromaufwärtssei tigen EGO-Sensors wird fortlaufend in einer Grenzzyklusfolge zwischen einem fetten und einem mageren Luft/Kraftstoff verhältnis hin- und hergeschoben, wobei ein Magersignal des EGO1-Sensors bewirkt, daß das Regelsystem ein fetteres Luft/Kraftstoffgemisch der Maschine zuführt und daß das u. U. resultierende Fettsignal die Rückführung des Luft/Kraft stoff-Verhältnisses zur mageren Seite des stöchiometrischen Verhältnisses bewirkt. Das stromabwärtsseitige EGO-Sensor signal wird verwendet, um den stromaufwärtsseitigen ge schlossenen Regelkreis einzustellen oder zu trimmen, indem der Schaltpunkt verändert wird, an welchem das stromauf wärtsseitige EGO-Sensorsignal zur Umschaltung zwischen mager und fett abgenommen wird. Die Signale der Sensoren dienen dazu, das Luft/Kraftstoff-Gemisch möglichst rasch so einzu stellen, daß der Katalysator optimal arbeiten kann, d. h. der Wirkungsgrad des Katalysators möglichst hoch ist. Nachteilig ist dabei, daß die absolute Größe des Wirkungsgrades des Ka talysators nicht überwacht wird, so daß zwar die vorbekannte Regelvorrichtung das Luft/Kraftstoff-Gemisch auf den optimal erreichbaren Wirkungsgrad des Katalysators einstellt, jedoch dieser noch erreichbare Wirkungsgrad unter Umständen bereits so niedrig ist, daß die Schadstoffanteile in den Auspuffga sen zu groß werden.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Zustand eines Katalysators zuverlässig, schnell und einfach zu überwachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gemeinsamkeit aller Merkmale des Anspruches 1 oder 2 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses einer Luft/Kraftstoff-Mischung, die einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, die Ab gasbehandlung der Maschine und die Durchführung einer bord eigenen Überwachung des Katalysatorwirkungsgrades bezüglich der Abgasbehandlung vorgesehen. Der Katalysatorwirkungsgrad wird bestimmt durch die Messung einer Umwandlercharak teristik bezogen auf den Behandlungs-Wirkungsgrad von Koh lenwasserstoff (HC), speziell der Sauerstoff-Speicherkapa zität des Katalysators.

Das Abgas wird von der Maschine dem Katalysator durch eine stromaufwärtsliegende Abgasleitung zugeführt, wobei es einer ersten EGO-Sensorvorrichtung ausgesetzt wird, wobei ein er stes EGO-Signal erzeugt wird, welches einen dem Sauerstoff gehalt des Abgases entsprechenden Wert hat. Das Abgas wird stromabwärts des Katalysators durch eine zweite Abgasleitung geführt, in der es einer zweiten EGO-Sensorvorrichtung aus gesetzt wird, wobei ein zweites EGO-Signal zu erzeugt wird, welches einen dem Sauerstoffgehalt in dem stromabwärtsseiti gen Abgas entsprechenden Wert hat.

Kraftstoff-Regelvorrichtungen dienen zur Regelung des Luft- /Kraftstoffverhältnisses, unter dem der Maschine Kraftstoff in Abhängigkeit von einem Kraftstoff-Strömungs-Regelungs signal zugeführt wird. Das Regelsignal basiert bei bevorzug ten Ausführungsformen nach dem Stand der Technik üblicher weise wenigstens teilweise auf den Signalen der ersten und zweiten EGO-Sensoren. So wird beispielsweise in einer be vorzugten Ausführungsform das Kraftstoff-Strömungs-Regel signal der Kraftstoff-Regelvorrichtung auf der Basis des er sten EGO-Sensors erzeugt, um das Verhältnis im wesentlichen innerhalb der Umwandlungsfenstergrenzen zu halten, die einen Bereich um einen mittleren Luft- zu Kraftstoff-Verhältnis wert definieren, der einem stöchiometrischen Luft/Kraft stoffverhältnis entspricht. Der mittlere Luft/Kraftstoffver hältniswert wird auf der Basis des zweiten stromabwärts seitigen EGO-Signals gemäß der oben genannten bekannten Technik eingestellt oder "getrimmt". Das heißt, beide EGO- Sensoren arbeiten in Regelschleifen vom Grenzzyklustyp. Im Fall des ersten EGO-Sensors, d. h. des stromaufwärtsseitigen EGO-Sensors, wird ein intern berechnetes Gleichgewichtsver hältnis des Vor- und Rückdurchlaufes in Abhängigkeit von dem Status des ersten EGO-Sensors eingehalten, um die Kraft stoffströmung zur Erzielung eines gewünschtes Kraftstoffver hältnis zu regeln. Dieser Zyklus bewirkt ein fortlaufendes Umschalten des ersten EGO-Sensors zwischen seinem fetten und seinem mageren Status. Die Umschaltrate variiert beispiels weise mit der Maschinendrehzahl und mit der Maschinenbela stung. Der Betriebspunkt, welchen der erste EGO-Sensor re gelt, wird zyklisch in Abhängigkeit von dem Status des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors nach hinten und vorne ver schoben, um die Maschine in dem bezüglich der Immissions verringerung vorteilhaftesten Luft/Kraftstoffverhältnis zu betreiben. Infolgedessen schaltet der stromabwärtsseitige EGO-Sensor ebenfalls fortlaufend zwischen seinem fetten und mageren Status um. Die Frequenz, in welcher der stromabwärt seitige EGO-Sensor schwingt, ist ein Maß für die Sauer stoffspeicherkapazität des Katalysators, wird jedoch auch durch die Drehzahl und die Belastung beeinflußt, bei bzw. unter welcher die Maschine betrieben wird.

Bei einem neuen Katalysator liegt die Schaltfrequenz des er sten EGO-Sensors üblicherweise im Bereich der 10-fachen Schaltfrequenz des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors. Bei schwächer werdendem Katalysator nimmt die stromabwärtsseiti ge EGO-Schaltfrequenz zu, während die Schaltfrequenz des er sten EGO-Sensors im wesentlichen von der Katalysatorabschwä chung unbeeinflußt bleibt. Im Ergebnis ändert sich das Ver hältnis der zwei Frequenzen, wenn der Katalysator schwächer wird. Bei dem Abschwächungsgrad, der zu erfassen be absichtigt ist, hat das Verhältnis der zwei Frequenzen einen charakteristischen Wert für ein gegebenes System (beispiels weise für ein gegebenes Fahrzeugkraftübertragungssystem mit der Maschine, der Kraftstoffregelvorrichtung, dem Katalysa tor usw.). Erreicht das Frequenzverhältnis seinen cha rakteristischen Wert, stellt das Überwachungssystem einen Katalysatorfehler fest. Bei Zweischleifenlösungen wird die Abhängigkeit der Schaltfrequenz des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors von der Drehzahl und der Belastung durch den normalisierenden Effekt der Frequenzverhältnisrechnung redu ziert. Daraus resultiert, daß die Katalysatorüberwachung über einen großen Maschinenbetriebsbereich verläßlich ist.

Somit wird ein Wirkungsgradwert für den Katalysator auf der Basis des Verhältnisses der Schaltfrequenz der ersten EGO- Sensorvorrichtung im Vergleich zur Schaltfrequenz der zwei ten EGO-Sensorvorrichtung bestimmt. Der Wirkungsgradwert wird dann mit einem vorbestimmten, gespeicherten Wert ver glichen, der einem annehmbaren Minimumwirkungsgrad des Katalysators entspricht. Ein Katalysatorfehlersignal kann er zeugt oder eine andere Maßnahme eingeleitet werden, wenn der Vergleich des Wirkungsgradwertes mit dem gespeicherten Wert anzeigt, daß der Katalysatorwirkungsgrad unterhalb des ak zeptablen Minimumwertes liegt.

Weitere Vorteile und Merkmale verschiedener bevorzugter Aus führungen ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Verbrennungs kraftmaschine eines Fahrzeuges mit einer Vorrichtung zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Luft- und Kraftstoffgemisches für die Maschine, zur Behandlung der Maschinenabgase und zur periodischen Überwachung der Katalysatorwirksamkeit bei der Be handlung der Abgase gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Regelblockdiagramm für das Kraftstoffregel-, Ab gasbehandlungs- und Überwachungssystem der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm, welches den Spannungsausgang eines EGO-Sensors als Funktion des Luft-/Kraftstoffver hältnisses LAMBDA zeigt,

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches die Verfahrensschritte zeigt, die bei Berechnung der Kraftstoffströmungsra te FPW während des Normalbetriebs der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung durchgeführt werden,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches die Verfahrensschritte zeigt, die bei der Berechnung des Luft/Kraftstoff verhältnis-Korrekturbetrages LAMCOR in dem bevorzug ten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 durchge führt werden,

Fig. 6 ein Diagramm, welches den Spannungsausgang eines Be grenzers zeigt, der in Verbindung mit einem Aus führungsbeispiel der Erfindung verwendet wird und

Fig. 7 ein Flußdiagramm, welches die für die Katalysator überwachung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 durchzuführenden Verfahrensschritte zeigt.

Im Zusammenhang mit der Erfindung werden die Begriffe "Wir kungsgrad" und "Wirksamkeit" austauschbar verwendet und be deuten jede geeignete Bewertung der Effektivität des Kataly sators bei der Abgasbehandlung. Somit kann der oben be schriebene Katalysator-Wirkungsgradwert als ein Verhältnis, ein Teil, eine Prozentangabe usw. bestimmt, gespeichert oder ausgedrückt werden. Mit "periodisch" ist gelegentlich oder intermittierend gemeint, beispielsweise einmal oder mehr mals, jedesmal nach einem erneuten Start nach einer Nicht- Betriebsphase. In diesem Zusammenhang bedeutet der Hinweis auf den Beginn des Tests oder der Testphase während des im wesentlichen gleichmäßigen Betriebes der Maschine das Star ten des Tests, wenn die Maschine in einem geschlossenen Dop pel-EGO-Regelbetrieb ist, vorteilhafterweise unter normalen Drehzahl- und Belastungsbedingungen, aber nicht notwendiger weise, daß die Maschine unter solchen Bedingungen verbleiben muß oder während der gesamten geplanten Testphase in einem Gleichgewichtsstatus verbleiben muß. Üblicherweise dauert eine Testphase 20 Sekunden. Dabei wird die Anzahl der Schal tungen des stromaufwärtsseitigen EGO-Sensors (von fett zu mager und/oder umgekehrt) gezählt und gespeichert. Entspre chend werden die Schaltungen des stromabwärtsseitigen EGO- Sensors gezählt und gespeichert. Der Katalysator-Wirkungs gradwert stellt das Verhältnis dieser zwei Zahlen dar oder wird auf andere Weise darauf basierend bestimmt. Es ist vor teilhaft, daß eine derartige Katalysatorüberwachung keine Unterbrechung des normalen Betriebsmodus des Kraftstoff regelsystems erfordert und darüber hinaus fortlaufend ausge führt werden kann.

Wie oben ausgeführt, wird die Katalysatorüberwachung in vor teilhafter Weise bei Ausführungsformen eingesetzt, welche ein geschlossenes Kraftstoffregelsystem mit zwei EGO-Sen soren aufweisen und sowohl einen stromaufwärtsseitigen als auch einen stromabwärtsseitigen EGO-Sensor verwenden. Eine große Zahl solcher Kraftstoffregelsysteme sind dem Fachmann bekannt und können entsprechend der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise so ausgestaltet werden, daß die vorbe schriebene bordeigene Katalysatorüberwachung realisiert wird. Hierzu wird nochmals auf die bereits genannte DE 42 19 899 C2 (entspricht der US 5 115 639) verwiesen.

Zu Zwecken der Beschreibung und nicht der Beschränkung wer den vorteilhafte Ausführungsbeispiele offenbart und be schrieben, welche Doppel-EGO-Kraftstoff-Regelvorrichtungen und -verfahren für eine Verbrennungskraftmaschine bereit stellen, welche den bordeigenen Katalysatorüberwachungs aspekt der Erfindung bei einer 2-EGO-Kraftstoff-Regelvor richtung verwirklichen. Bei solchen bevorzugten Ausführungs beispielen, die im folgenden detailliert beschrieben werden, sind bei einer Verbrennungskraftmaschine ein Katalysator und zwei EGO-Sensoren vorgesehen, wobei der eine stromaufwärts und der andere stromabwärts des Katalysators angeordnet ist. Das Kraftstoff-Regelsystem umfaßt einen ersten Vergleicher zur Erzeugung eines ersten Signals aus dem Ausgangssignal des stromaufwärtsseitigen EGO-Sensors. Ein solches erstes Signal hat einen konstanten Absolutwert (beispielsweise "1"), verändert sich jedoch hinsichtlich des Vorzeichens als eine Funktion des Ausgangssignals des stromaufwärtsseitigen EGO-Sensors. Ein zweiter Vergleicher, oder alternativ eine Beschränkungsvorrichtung, erzeugt ein zweites Signal als ei ne Funktion des stromabwärtsseitigen EGO-Sensorsignals. Das zweite Signal hat ebenfalls einen konstanten Absolutwert, variiert jedoch hinsichtlich des Vorzeichens als eine Funk tion des stromabwärtsseitigen EGO-Sensorausgangssignals. Ei ne Korrekturvorrichtung mit einem Hochpaßfilter, welcher auf das erste Signal reagiert, erzeugt ein drittes Signal. Eine Vorrichtung zur Verbindung der skalierten zweiten und drit ten Signale erzeugt ein viertes Signal, und eine Regelvor richtung, die einen auf das vierte Signal reagierenden PI- Regler verwendet, erzeugt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis korrektursignal. In vorteilhafter Weise umfaßt das Regelsy stem weiterhin eine Vorrichtung zur offenen Regelung (open loop control) einer Luft-Kraftstoffmischung, die während be stimmter Phasen unabhängig von den EGO-Sensorausgangssigna len ist, beispielsweise während des Anfangsbetriebs der Ma schine, solange einer oder beide EGO-Sensoren noch nicht die Betriebstemperatur erreicht haben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Mikrocomputer 100 zur Rege lung des Luft/Kraftstoffverhältnisses eingesetzt, welches einer Verbrennungskraftmaschine 102 zugeführt wird. Der Mi krocomputer 100 umfaßt eine zentrale Recheneinheit (CPU) 104, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 106 zum Speichern einer Hauptmaschinenregelroutine und anderer Routinen, wie bei spielsweise eine Kraftstoffströmungsroutine und Einstellkon stanten, Nachschlagetabellen usw., einen Zugriffsspeicher (RAM) 108 und herkömmliche Eingangs-/Ausgangsschnittstellen (I/O) 110. Die Schnittstellen 110 umfassen Analog/Digital wandler (A/D) zur Umwandlung verschiedener analoger Ein gangssignale, digitale Eingänge, Digital/Analogwandler (D/A) zur Umwandlung verschiedener digitaler Ausgangssignale und digitale Ausgänge.

Der Mikrocomputer 100 umfaßt weiterhin herkömmliche Elemen te, wie einen Zeitgenerator und eine Vorrichtung zur Erzeu gung verschiedener Zeitsignale, Zähler, Treiber u. dgl. Der Mikrocomputer 100 regelt das Luft/Kraftstoffverhältnis durch das Ansteuern von Einspritztreibern 112 in Abhängigkeit von Bedienermaßnahmen und variablen Betriebsbedingungen und Pa rametern der Maschine 102. Der Mikrocomputer 100 sammelt Eingangsparameter und führt Berechnungen von Regelsignalen in einem festgelegten Sammelintervall DELTA T (T), wie bei spielsweise 20 msec., aus. Ist der Mikrocomputer 100 zum Be trieb mit einer variablen Sampling-Rate ausgelegt, sollte ein Timer verwendet werden, welcher eine Zeitmessung zwi schen zwei aufeinanderfolgenden Sampling-Intervallen durch führen und eine Sampling-Zeit DELTA T messen kann.

Die Maschine 102 ist in diesem besonderen Ausführungs beispiel als herkömmliche Vier-Zylinder-Verbrennungskraft maschine ausgebildet, welche Kraftstoffeinspritzdüsen 114, 116, 118 und 120 aufweist, die mit einer Kraftstoffleitung 121 verbunden sind. Jede Kraftstoffeinspritzdüse wird elek tronisch durch entsprechende Signale von dem Einspritztrei ber 112 aktiviert. Jede Einspritzdüse 114, 116, 118 und 120 steht weiterhin in herkömmlicher Weise mit einem entspre chenden Verbrennungszylinder in Verbindung. Die Abgase aus dem Verbrennungszylinder werden über einen Auspuffkrümmer bzw. Abgasverteiler 122 abgeleitet, über einen Drei-Wege- Katalysator 124, welcher CO, HC und NO_X Schadstoffe aus dem Abgas entfernt, geführt und durch einen Auspuff 126 ausgestoßen. In dem Abgasverteiler 122 ist stromaufwärts des Ka talysators 124 ist ein erster EGO-Sensor 128 (EGO1) zur Er fassung der Sauerstoffkonzentration in den stromaufwärtssei tigen Abgasen angeordnet. In dem Auspuffrohr 126 ist strom abwärts des Katalysators 124 ein zweiter EGO-Sensor 130 (EGO2) zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration hinter dem Katalysator 124 vorgesehen. Beide EGO-Sensoren 128 und 130 erzeugen Ausgangsspannungssignale, welche auf den Ana log/Digitalwandler der I/O-Schnittstelle 110 übertragen wer den. Dem Fachmann sind verschiedene geeignete alternative schaltbare EGO-Sensoren bekannt, einschließlich beheizter EGO-Sensoren (HEGO), usw. In diesem Zusammenhang wird Bezug genommen auf die Erörterung beispielhaft geeigneter EGO- Sensoren in der US 5 077 970.

Ein Lufteinlaß 132 in Verbindung mit einem Einlaßverteiler 134 dient dazu, Luft an einer Drosselklappe 136 vorbei in die Verbrennungszylinder einzuleiten. Ein Drosselklappen positionssensor 138 ist mit der Drosselklappe 136 zur Erzeu gung eines Drossselklappenpositionssignals TP verbunden. Weiterhin ist mit dem Einlaßverteiler 134 ein Luftmassen stromsensor 140 verbunden, um ein Luftmassenstromsignal MAF zu erzeugen, welches der Masse des in die Maschine gelei teten Luftstroms entspricht, und ein Temperatursensor 142 zur Erzeugung eines Signals TA erfaßt die Temperatur der eingeführten Luft. Mit dem Zylinderblock der Maschine 102 ist ein Kühlwassertemperatursensor 144 verbunden, der ein die Maschinenkühlmitteltemperatur anzeigendes Signal TW er zeugt. Ein Kurbelwinkelpositionssensor 146 ist mit der Kur belwelle der Maschine 102 verbunden, um ein Kurbel winkelpositionssignal CA der Kurbelposition zu erfassen.

Ein Ansaugdrucksensor MAP kann anstelle eines Luft massenstromsensors 140 verwendet werden, welcher in bekannter Weise die Belastung der Maschine anzeigen kann. Andere, für den Betrieb der Maschine erforderliche herkömmliche Kom ponenten, wie beispielsweise ein Zündsystem, sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Es ist weiterhin zu bemerken, daß die Er findung in vorteilhafter Weise in Verbindung mit anderen Ma schinentypen verwendet werden kann, beispielsweise mit Ma schinen mit einer anderen Zylinderzahl als vier, Dreh kolbenmaschinen u. dgl.

Der Betrieb eines geschlossenen Kraftstoff-Regelsystems mit zwei EGO-Sensoren bei der Regelung des Luft/Kraftstoff verhältnisses wird im folgenden unter besonderem Hinweis auf ein Regelblockdiagramm gemäß Fig. 2 und das dazugehörige Diagramm in Fig. 3 erläutert, welches die EGO-Sensoraus gangsspannung VEGO als Funktion von LAMBDA zeigt, also das Luft/Kraftstoffverhältnis relativ zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis.

Die Ausgangsspannungen VEGO1 und VEGO2 des stromauf wärtsseitigen EGO1-Sensors 128 und des stromabwärtsseitigen EGO2-Sensors 130 werden entsprechend über einen A/D-Wandler in der I/O-Vorrichtung 110 entsprechenden Vergleichern 200 und 202 zugeführt. An jedem Vergleicher liegt ein Referenz signal REF1 und REF2 an, welche den EGO-Ausgangsspannungen bei einem stöchiometrischen Verhältnis entsprechen, VREF, wie in Fig. 3 gezeigt. Jeder Vergleicher 200 und 202 erzeugt ein Ausgangssignal COMP1 und COMP2, welches jeweils einen konstanten Absolutwert hat, jedoch hinsichtlich des Vorzei chens variiert, je nachdem auf welcher Seite des stöchiome trischen Verhältnisses das entsprechende EGO-Ausgangsspan nungssignal, VEGO1 und VEGO2, liegt.

Der Ausgang COMP1 des Vergleichers 200 wird durch einen Kor rekturblock 204 modifiziert. Der Korrekturblock 204 ist in vorteilhafter Weise ein Hochpaßfilter, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Hochpaßfilter erster Ordnung dargestellt ist, jedoch auch ein Hochpaßfilter höherer Ord nung sein kann. Der Hochpaßfilter erster Ordnung, im Rege lungsbereich auch als Echtzeitdifferenzierer bekannt, kann durch die folgende Differentialgleichung beschrieben werden:

T_d.d(DIF)/dt + DIF = d(COMP1)/dt (Gl. 1)

wobei:
DIF = das Ausgangssignal des Hochpaßfilters erster Ordnung;
T_d = die Zeitkonstante des Filters, ein einstell barer Parameter des Regelsystems und
d(. . .)/dt = das Symbol ist, welches die erste Ableitung des entsprechenden Signals anzeigt.

Die Differenzengleichung, die zur Berechnung in digitalen Mikrocomputern geeignet ist, ist von der Gleichung 1 abge leitet und lautet in der einfachsten Form:

wobei:
DELTA T = das oben beschriebene Mikrocomputer- Samplingintervall ist; i und i - 1 indizieren das laufende und das vorhergehende Ergebnis der Berechnungen oder Messungen.

Der Ausgang COMP2 des zweiten Vergleichers 202 ist mit dem eine konstante Verstärkung K aufweisenden Verstärkerblock 206 verbunden, so daß das Ausgangssignal des Vergleichers 202 gleich K.COMP2 ist. Während des Normalbetriebsmodus werden die Ausgangssignale beider Vergleicher 200 und 202 miteinander mit einem zusätzlichen Vorspannsignal BIAS durch einen Addierblock 202 aufsummiert. Das Vorspannsignal BIAS wird zu Abgleichzwecken bereitgestellt und dient im Ergebnis dazu, das Referenzsignal REF2 zu modifizieren, wenn dies ge wünscht wird. Das Ausgangssignal SUM des Addiererblocks wird wie folgt berechnet:

SUM = DIF + K.COMP2 + BIAS (Gl. 2)

Das SUM-Signal wird einem Reglerblock 210 zugeführt. Der Reglerblock 210 ist vorzugsweise ein Proportional- und Inte gralregler (PI), welcher die beschriebenen Berechnungen mit tels folgender Differentialgleichung durchführt:

d(LAMCOR)/dt = H.d(SUM)/dt + G.SUM (Gl. 3)

wobei:
LAMCOR das Ausgangssignal des PI-Reglers ist und einen Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturbetrag dar stellt, und
H und G Rückstell- und Rampenwert des PI-Reglers sind und einstellbare Parameter des Regelsystems darstellen.

Eine für die Berechnung in digitalen Mikrocomputern geeigne te Differentialgleichung ist von Gleichung 3 abgeleitet und lautet in der einfachsten Form:

LAMCOR(i) = LAMCOR(i - 1) + H.(SUM(i) - SUM(i - 1)) + G.DELTA T.SUM(i - 1)

Dem Fachmann wird auffallen, daß die Darstellung der Diffe rentialgleichungen (Gleichung 1 und Gleichung 3) in unter schiedlicher Form erfolgen kann. Die Kalibrierparameter des Regelsystems H, G, K und T_d können als Funktion der Dreh zahl-/Belastungstabellen 215 modifiziert werden. Obwohl sich diese Beschreibung auf eine Mikrocomputerausführung bezieht, kann das Regelsystem auch durch analoge Mittel realisiert werden.

Der Kraftstoffberechnungsblock 212 berechnet die Kraft stoffströmungsrate FPW, ein Regelsignal für die Ein spritztreiber 112, in herkömmlicher Weise durch Verwendung des Luft/Kraftstoff-Korrekturbetragssignals LAMCOR des PI- Reglers 210 wie folgt:

FPW = FB.FCOR.LAMCOR

wobei:

FB die Basiskraftstoffströmung bei offener Schlei fe als Funktion der Werte der Belastungs/Dreh zahltabelle ist, welche aus dem ROM-Speicher 106 entnommen wird oder im Kraftstoffberech nungsblock 212 gespeichert ist;
FCOR ein Kraftstoffkorrekturbetrag ist, der bei spielsweise auf der Maschinenaufwärmtemperatur, der Batteriespannung und dergleichen basiert und ebenfalls vorzugsweise aus Auslesetabellen entnehmbar ist und
LAMCOR wie bei Gleichung 3 definiert ist.

Der Betrieb des Mikrocomputers 100 bei der Regelung der Kraftstoffströmung wird im folgenden unter besonderem Hin weis auf das Flußdiagramm gemäß Fig. 4 beschrieben. Es wird von dem Fachmann bemerkt werden, daß die Kraft stoffregelunterroutinen, wie in Fig. 4 gezeigt, in typischer Weise eine Reihe von Unterroutinen sind, die wiederholt nacheinander während der Maschinenregelung durchgeführt wer den, beispielsweise in Verbindung mit einer Zündregelungsun terroutine, EGR-Unterroutine usw.

Zu Beginn eines jeden Samplingintervalls werden die Ma schinenparameter in einem Schritt 400 abgerufen. Die Maschi nendrehzahl und -belastung werden dann in herkömmlicher Wei se aus dem Kurbelwellenpositionssignal CA und dem Luft massenstromsignal MAF berechnet. Während eines Schritts 402 wird der Basis-Kraftstoffeinspritzbetrag FB bei offener Schleife durch Auslesung und Interpolation einer Dreh zahl/Belastungstabelle aus dem ROM-Speicher 106 bestimmt. Bei einem Schritt 404 wird der Kraftstoff-Korrekturbetrag FCOR, basierend auf Eingangswerten, beispielsweise der An saugluftemperatur TA und der Kühlwassertemperatur TW, der Batteriespannung u. dgl., berechnet.

In einem Schritt 406 wird geprüft, ob der stromauf wärtsseitige EGO-Sensor 128 ausreichend aufgewärmt und/oder andere Bedingungen für den Beginn des geschlossenen Schlei fenbetriebes erfüllt sind. Diese Bedingungen können bei spielsweise das Erreichen eines vorgewählten Bereiches der Kühlwassertemperatur TW, die Ansauglufttemperatur TA, ein beobachtetes EGO-Sensorschalten, die seit dem Start ab gelaufene Zeit u. dgl. sein, sind jedoch nicht darauf be schränkt. Weiterhin können verschiedene Maschinenbetriebszu stände, wie beispielsweise eine weit geöffnete Drosselklappe oder ein verlängerter Leerlauf eine offene Schleifenregelung erfordern, selbst wenn die geschlossenen Schleifenbedingun gen anderweitig erfüllt sind. Der Betrieb der Maschine kann mit beiden, der stromaufwärtsseitigen und der stromabwärts seitigen offenen Schleifenregelung erfolgen, d. h., die Si gnale beider Sensoren, des stromaufwärtsseitigen und des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors, werden außer acht gelas sen. Dies erfolgt typischerweise dann, wenn beispielsweise während eines Kaltstartes und/oder zu irgend einer anderen Zeit die EGO-Sensoren nicht ausreichend aufgewärmt sind. Be findet sich das Regelsystem in der stromaufwärtsseitigen of fenen Schleifenregelung, befindet es sich bei dem hier be vorzugten Ausführungsbeispiel auch immer in dem strom abwärtsseitigen offenen Schleifenregelungsmodus. Bei be stimmten Bedingungen kann eine stromaufwärtsseitige ge schlossene Schleifenregelung erfolgen (d. h. daß das Regel system das stromaufwärtsseitige EGO-Sensorsignal empfängt und verwendet), während stromabwärtsseitig eine offene Schleifenregelung durchgeführt wird. Dies kann dann vorkom men, wenn beispielsweise der stromaufwärtsseitige EGO-Sensor ausreichend erwärmt wurde, während der stromabwärtsseitige EGO-Sensor noch nicht ausreichend aufgewärmt wurde und/oder während einiger harter Beschleunigungsbedingungen, wie es für den Fachmann offensichtlich sein wird. Unter normalen Standardbedingungen wird das System jedenfalls eine strom aufwärtsseitige und eine stromabwärtsseitige geschlossene Schleifenregelung durchführen.

Wird die geschlossene Schleifenregelung aufgerufen, wird in Schritt 408 der Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturbetrag LAMCOR berechnet, wobei das Ausgangssignal des PI-Reglers 210 einen Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturbetrag für die geschlossene Schleife darstellt. Im übrigen wird LAMCOR in Schritt 410 auf 1 gesetzt. Die Frequenz des Grenzzyklus wird in der Hauptsache durch Parameter des stromaufwärtsseitigen Bereiches des Regelsystems bestimmt. Der stromabwärtsseitige EGO-Sensor stellt jedoch ein Vorspannungssignal bereit, wel ches den Fett/Magerschaltpunkt für das stromaufwärtsseitige EGO-Sensorsignal verschiebt. Der Ausgang des stromab wärtsseitigen EGO2-Sensors wird um seine Referenzspannung REF2 zentriert (d. h. es erfolgt eine Umschaltung von der ei nen Seite zur anderen Seite). Die Schritte 410 und 408 mün den in einen Schritt 412, welcher einen endgültigen Kraft stoffströmungswert FPW auf der Basis der oben angegebenen Hauptkraftstoff-Strömungsgleichung berechnet:

FPW = FP.FCOR.LAMCOR

und betätigt die Kraftstoffeinspritzdüsen entsprechend in einem Schritt 414. Schritt 416 führt das System von der Kraftstoffströmungs-Berechnungsroutine zur Hauptroutine zu rück.

Die Berechnung des Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturbe trages LAMCOR in Schritt 408 wird im folgenden unter beson derem Hinweis auf das in Fig. 5 gezeigte Ablaufdiagramm be schrieben. Schritte 504, 506 und 508 beschreiben den ersten Vergleicher 200 und berechnen dessen Ausgang COMP1. Der Wert von COMP1 wird in Schritt 510 in RAM 108 zur Verwendung im nächsten Sampling-Intervall gespeichert. Schritt 512 führt eine Berechnung gemäß Gleichung 1 aus, welche den Hochpaß filter 204 beschreibt. Dann wird in Schritt 514 geprüft, ob der stromabwärtsseitige EGO-Sensor 130 ausreichend aufge wärmt ist und andere Erfordernisse für den Beginn der strom abwärtsseitigen geschlossenen Schleifenregelung erfüllt sind. Diese Bedingungen entsprechen den Bedingungen für den stromaufwärtsseitigen geschlossenen Schleifenbetrieb, wie oben beschrieben (s. Schritt 406). Wenn die Bedingungen er füllt sind, wird in Schritten 516, 518 und 520 das Ausgangs signal COMP2 des zweiten Vergleichers 202 berechnet.

Schritt 522 entspricht dem Addierblock 208 und berechnet die Gleichung 2. Der Ausgangswert SUM aus Schritt 522 wird in Schritt 524 in dem RAM 108 zur Verwendung im nächsten Sam plingintervall gespeichert. Schritt 526 führt die Berechnung gemäß Gleichung 3 aus, welche den PI-Regler 210 beschreibt. Schritt 530 setzt diese Routine zurück auf Schritt 412 zur Kraftstoff-Strömungsberechnung. Wenn die Bedingungen von Schritt 514 nicht erfüllt sind, setzt Schritt 528 COMP2 auf Null und DIF auf den gleichen Wert wie COMP1, so daß der zweite geschlossene Schleifenbetrieb und der Hochpaßfilter außer Betrieb gesetzt werden. Schritt 528 setzt dann auf Schritt 522. Somit erfolgt eine automatische Umschaltung von einem 1-EGO zum 2-EGO-Sensorbetrieb mit geschlossener Schleifenkraftstoffregelung.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Begrenzerblock anstelle des zweiten Vergleichers 202 einge setzt. Die Spannungscharakteristik des Begrenzers ist in Fig. 6 aufgezeigt und hat eine Verstärkung von 1 in der Nähe der Referenzspannung. Ihre oberen und unteren Grenzen liegen symmetrisch um die Referenzspannung und überschreiten die Minimum-Vmin- oder die Maximum-Vmax-Spannungen der EGO- Sensorausgangssignale VEGO nicht. Die Berechnung des Luft/ Kraftstoffverhältnis-Korrekturbetrages LAMCOR bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt entsprechend dem Hauptaus führungsbeispiel. In diesem Fall werden die Schritte 516, 518 und 520 gemäß Fig. 5 durch die Berechnung Wertes LIM für den Begrenzer ersetzt, welcher dem Wert COMP2 in dem Haupt ausführungsbeispiel entspricht. Wenn die Bedingungen für die stromabwärtsseitige geschlossene Schleifenregelung nicht er füllt sind, wird LIM auf Null gesetzt und DIF COMP1 gleich gesetzt. Der Addiererblock berechnet dann den Ausgangswert SUM:

SUM = DIF + K.LIM + BIAS

wobei diese Gleichung erkennbar der Gl. 2 gemäß Schritt 522 in dem Hauptausführungsbeispiel entspricht.

Es versteht sich von selbst, daß während verschiedener Ma schinenbetriebsmodi, insbesondere bei unterschiedlichen Drehzahlen und Belastungen, die kalibrierbaren Parameter des Regelsystems eine Nachstellung für eine optimale Regelung erfordern. Diese Parameter umfassen den Rückstellwert H und den Rampenwert G des PI-Reglers 210, die Zeitkonstante Td des Hochpaßfilters 204, den Verstärkerwert K des Verstärker blocks 206 und das Vorspannsignal BIAS für den Addiererblock 208. Für eine Nacheichung aller oder einiger Kombinationen der Parameter werden eine Vielzahl von Funktionen oder Tabellen (beispielsweise Tabelle 214 in Fig. 2) mit Maschinen drehzahl- und Belastungswerten als Eingangswerte verwendet, wie in den Flußdiagrammen in Fig. 5 und 7 gezeigt. Es ver steht sich weiterhin, daß verschiedene Maßnahmen, wie bei spielsweise Zeitverzögerer oder Tiefpaßfilter verwendet wer den können, um das Regelsystem vor Auswirkungen einer Hoch frequenz-EGO-Sensor-Umschaltung zu schützen. Solche Verände rungen können vom Fachmann in einfacher Weise bei bevorzug ten Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Beachtung der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden.

Der Betrieb des Systems zur periodischen Katalysator überwachung bei gleichzeitiger Kraftstoff-Flußregelung zu der Maschine wird im folgenden unter Hinweis auf die Fig. 2 und 7 beschrieben. Ein Testintervall beginnt typischerweise während eines im wesentlichen gleichmäßigen Maschinenbe triebs und dauert ca. 20 Sekunden. Mehrfache Versuche können erforderlich sein, bevor ein gültiger Test vervollständigt ist. Einer oder mehrere gültige Tests können während einer gegebenen Periode gleichmäßigen Betriebs durchgeführt wer den. Ein Überwachungstest beginnt während eines Normalbe triebs mit geschlossener Schleife. Der Begriff "periodisch" wird in der Bedeutung von gelegentlich oder intermittierend verwendet, beispielsweise einmal (oder öfter) zu jedem Zeit punkt, an dem der Maschinenbetrieb nach einer Periode des Nicht-Betriebs wieder gestartet wird. In diesem Zusammenhang bedeutet die Bezugnahme auf das Einleiten einer Testperiode während des im wesentlichen gleichförmigen Betriebs der Ma schine, den Beginn der Testperiode dann, wenn die Maschine im geschlossenen Schleifenbetrieb arbeitet, nicht notwendi gerweise, daß alle Maschinenbetriebsparameter konstant sein müssen und auch nicht notwendigerweise, daß die Maschine in dem gleichförmigen Betrieb während der gesamten geplanten Testperiode verbleiben muß.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die Signale VEGO1 und VEGO2 der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen EGO- Sensoren vorzugsweise nach der Signalumwandlung in die ent sprechenden Signale COMP1 und COMP2 durch Schaltzähler 302 und 304 bearbeitet. Der Fachmann kann, unterstützt durch die vorliegende Offenbarung, geeignete Schaltungserfassungs- und Zählvorrichtungen und weiterhin geeignete dazugehörige, wei ter unten beschriebene, Entscheidungs-Blockvorrichtungen in bekannte Kraftstoffregelsysteme einbauen. Die Schaltungser fassungs- und Zählvorrichtung kann beispielsweise ein oder mehrere Register in dem Mikrocomputer 100 umfassen. Der Schaltzähler 302 zählt während der Testphase die Anzahl, wie oft das Signal des stromaufwärtsseitigen EGO-Sensors 128 von fett zu mager schaltet und/oder von mager zu fett. Entspre chend zählt der Zähler 304 während der Testphase die Anzahl, wie oft das Signal des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors 130 schaltet. Die beiden Anzahlen werden dem Entscheidungsblock 306 zugeführt, welcher einen Katalysator-Wirkungsgradwert auf der Basis des Verhältnisses der beiden gezählten Werte bestimmt. Der Entscheidungsblock vergleicht dann den resul tierenden Katalysator-Wirkungsgradwert mit einem gespeicher ten Wert, der so vorbestimmt ist, daß er einem akzeptablen Minimalwirkungsgrad für den Katalysator entspricht. Der ge speicherte Wert kann in einfacher Weise vom Fachmann empi risch vorbestimmt werden und hängt von der jeweiligen Ma schine und den Abgassystemcharakteristika ab. Typisch ist beispielsweise für einen gut funktionierenden Katalysator, daß der stromaufwärtsseitige EGO-Sensor 10 mal während jeder Schaltung des stromabwärtsseitigen EGO-Sensors schaltet. Wird der Katalysator schwächer, wandert dieses Verhältnis in Richtung 1 zu 1. Somit kann der gespeicherte Wert so gewählt werden, daß er dem minimalen Katalysatorumwandlungswert ent spricht, beispielsweise einem Wirkungsgrad von 45%.

Wenn der bestimmte Wirkungsgradwert einen nicht akzeptablen niedrigen Katalysatorwirkungsgrad anzeigt, erzeugt der Ent scheidungsblock ein Fehlersignal oder leitet eine geeignete Maßnahme ein. Optional kann das Fehlersignal einen Licht- und/oder Geräuschalarm für die Fahrzeugbedienungsperson er zeugen. Wenn das Testergebnis eine annehmbare Katalysator leistung anzeigt, kann weiterhin optional ein entsprechendes Signal erzeugt werden.

Unter Bezugnahme auf das logische Flußdiagramm gemäß Fig. 7 werden die Verfahrensschritte der Katalysatorüberwachung be schrieben. In einem Schritt 702 wird bestimmt, ob die beiden geschlossenen Schleifenbedingungen erfüllt sind. Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, wird der Test in Schritt 704 abgebrochen und die Logik kehrt zur Hauptmaschinenregelrou tine zurück. Üblicherweise wird die Überwachungsunterroutine während des nächsten Zyklus erneut gestartet. Der logische Ablauf umfaßt als nächstes den Entscheidungsblock 706, wel cher bestimmt, ob ein Katalysatortest erforderlich ist. Ein Test kann beispielsweise erforderlich sein, wenn ein Test bisher noch nicht erfolgreich während des laufenden Betriebs der Maschine seit dem Anlassen nach einer Nicht- Betriebsphase abgeschlossen werden konnte. Ist ein Test nicht erforderlich, wird der Test wie vorher abgebrochen. Ist ein Test erforderlich, werden im Schritt 708 die Statio närzustandsbedingungen (steady state conditions) überprüft. Zusätzlich kann in Schritt 708 geprüft werden, ob weitere Vorbedingungen erfüllt sind. Anwendbare behördliche Vor schriften können Fahrzeug- und Maschinendrehzahl- und Bela stungsbedingungen, ein Aufwärmen der stromaufwärts- und stromabwärtsseitigen EGO-Sensoren usw. spezifizieren und de finieren. Wenn alle derartigen Bedingungen erfüllt sind, wird der logische Weg in Schritt 710 fortgesetzt. Anwendbare Vorschriften können es erforderlich machen, daß der Test in einer vorgegebenen Zeitperiode abgeschlossen wird, bei spielsweise in 20 Sekunden. Vorzugsweise weist daher der Mi krocomputer 100 einen Zeitmesser auf, um die seit Testbeginn abgelaufene Zeit zu überwachen. Dieser Zeitmesser wird in Schritt 710 aktualisiert. In Schritt 712 wird geprüft, ob die vorbestimmte Testdauer erreicht ist. Wenn nicht, beginnt ein Zählblock 714 das Zählen der Schaltungen des stromauf wärtsseitigen EGO-Sensorsignals oder fährt mit dem Zählen fort und aktualisiert die Zahl in einem Rechenblock 718. Entsprechend beginnt ein Zählblock 716 und/oder fährt fort, die Schaltungen des stromabwärtsseitigen EGO-Sensorsignals zu zählen und die Zahl im Rechenblock 718 zu aktualisieren. Ist die Testdauer erreicht, berechnet der Rechenblock 718 den Katalysator-Wirkungsgradwert und vergleicht diesen mit dem gespeicherten, vorbestimmten Wert, welcher dem akzepta blen Katalysator-Minimumwirkungsgrad entspricht. Der Zähler wird auf Null zurückgesetzt, wenn ein Test abgeschlossen ist oder abgebrochen wird. Wenn der Block 718 vom Block 720 auf gefordert wird, initiiert dieser ein Fehlersignal, wie oben beschrieben.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung des Luft- zu Kraftstoffverhält nisses einer Luft- und Kraftstoffmischung, die einer Ver brennungskraftmaschine (102) zugeführt wird, zur Behand lung des Abgases der Maschine (102) und zur periodischen Überwachung des Katalysator-Wirkungsgrades bei der Abgas behandlung, umfassend:
einen Katalysator (124);
eine Abgasleitungsvorrichtung zum Führen des stromauf wärtsseitigen Abgases von der Maschine (102) zum Kataly sator (124), mit einem ersten EGO-Sensor (128), welcher dem stromaufwärtsseitigen Abgas zur Erzeugung eines er sten EGO-Signals ausgesetzt ist, welches einen Wert hat, der dem darin enthaltenen Sauerstoffgehaltswert ent spricht;
eine zweite Abgasleitungsvorrichtung zum Führen des Ab gases stromabwärtsseitig des Katalysators (124), mit ei nem zweiten EGO-Sensor (130), welcher dem stromabwärts seitigen Abgas ausgesetzt ist, um ein zweites EGO-Signal zu erzeugen, welches einen Wert hat, der dem darin ent haltenen Sauerstoffgehaltswert entspricht;
eine Kraftstoff-Regelvorrichtung zur Erzeugung eines Kraftstoff-Strömungsregelsignals, welches wenigstens teilweise auf dem ersten und dem zweiten EGO-Signal ba siert, um das Luft- zu Kraftstoffverhältnis zu regeln, in welchem der Maschine (102) Kraftstoff zugeführt wird, mit
einem Hochpaßfilter (204), in dem ein Ausgangssignal einer ersten Vergleichseinrichtung (200) einer Ver gleichsvorrichtung differenziert wird, wobei die erste Vergleichseinrichtung das erste EGO-Signal mit einem ersten Referenzwert vergleicht,
einem Addierblock (208), in dem ein Ausgangssignal des Hochpaßfilters (204) einem in einem Verstärkerblock (206) verstärkten Ausgangssignal einer zweiten Ver gleichseinrichtung (202) der Vergleichsvorrichtung auf summiert wird, wobei die zweite Vergleichseinrichtung das zweite EGO-Signal mit einem zweiten Referenzwert vergleicht, und
einer Regelschaltung (210, 212), die unter anderem ba sierend auf dem Ausgangssignal des Addierblocks (208) das Kraftstoff-Regelsignal bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zur Durchführung eines bordeigenen Kata lysatortests vorgesehen ist, mit
einem Entscheidungsblock (706), der bestimmt, ob ein Ka talysatortest erforderlich ist, sowie
einer Einrichtung (708), die überprüft, ob eine Kombina tion aus einer Mehrzahl möglicher vorgegebener Kombina tionen von Fahrzeug- und Maschinendrehzahl- und Bela stungsbedingungen für den Katalysatortest vorliegt, und wobei
die Vergleichsvorrichtung (200, 202, 302, 304, 306) zur Durchführung des Katalysatortests einen Katalysator-Wir kungsgradwert bestimmt, der auf dem Verhältnis der Schaltfrequenz des ersten EGO-Sensors (128) und des zwei ten EGO-Sensors (130) basiert, den Wirkungsgradwert mit einem vorbestimmten, gespeicherten Wert vergleicht, der einem akzeptierbaren Minimumwirkungsgrad des Katalysators (124) entspricht, und ein Katalysatorfehlersignal er zeugt, wenn der Katalysator-Wirkungsgradwert anzeigt, daß der Katalysatorwirkungsgrad unterhalb des akzeptablen Mi nimumwirkungsgrades liegt.

2. Verfahren zur Regelung des Luft- zu Kraftstoffverhältnis ses einer Luft- und Kraftstoffmischung, die einer Ver brennungskraftmaschine (102) zugeführt wird, zur Behand lung des Abgases dieser Maschine (102) und zur periodi schen Überwachung des Katalysator-Wirkungsgrades bei der Abgasbehandlung, umfassend:

A) Führen von Abgas von der Maschine (102) zum Katalysa tor (124) durch eine erste Abgasleitungsvorrichtung, wobei das Abgas einem ersten EGO-Schaltsensor (128) ausgesetzt wird, um ein erstes EGO-Signal zu erzeugen, welches dem darin enthaltenen Sauerstoffgehaltswert entspricht;
B) Führen von Abgas von dem Katalysator (124) durch eine zweite Abgasleitungsvorrichtung, wobei es einem zwei ten EGO-Schaltsensor (130) ausgesetzt wird, um ein zweites EGO-Signal zu erzeugen, welches dem darin ent haltenen Sauerstoffgehaltswert entspricht;
C) Betreiben einer Kraftstoff-Regelvorrichtung zur Rege lung des Luft- zu Kraftstoffverhältnisses, bei welchem Kraftstoff der Maschine (102) in Abhängigkeit von ei nem Kraftstoff-Strömungsregelsignal zugeführt wird;
D) Vergleichen des ersten EGO-Signals mit einem Referenz wert und Differenzieren eines aus diesem Vergleich er zeugten Signals;
E) Vergleichen des zweiten EGO-Signals mit einem zweiten Referenzwert und Aufaddieren eines aus diesem Ver gleich erzeugten verstärkten Signals auf ein aus dem Differenzieren erzeugten Signal und
F) Bilden des Kraftstoff-Regelsignals unter anderem ba sierend auf der Addition,

dadurch gekennzeichnet, daß
bestimmt wird, ob ein Katalysatortest erforderlich ist,
überprüft wird, ob eine von mehreren für den Katalysator test vorgegebenen Kombinationen von Fahrzeug- und Maschi nendrehzahl- und Belastungsbedingungen vorliegt, und
zur Durchführung des Katalysatortests ein Katalysator- Wirkungsgradwert, basierend auf dem Verhältnis der Schaltfrequenz des ersten EGO-Sensors (128) und des zwei ten EGO-Sensors (130), bestimmt und der Wirkungsgradwert mit einem vorbestimmten, gespeicherten Wert verglichen wird, der einem akzeptierbaren Minimumwirkungsgrad des Katalysators (124) entspricht.