DE4402850A1

DE4402850A1 - System zur Überwachung und Steuerung von Verbrennungsmotoren und deren Abgasemissionen unter Verwendung von Gassensoren

Info

Publication number: DE4402850A1
Application number: DE4402850A
Authority: DE
Inventors: Frank W Hunt; Masayoshi Kaneyasu; George Saikalis
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2014-02-01
Also published as: US5426934A; JP2001159364A; JPH0771234A; JP2002332828A; DE4402850C2; JP3355423B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System für die Überwachung von bestimmten Komponenten eines Verbren nungsmotors und für die Steuerung dieser bestimmten Komponenten, um den Betrieb des Motors zu optimieren und dessen Abgasemissionen zu reduzieren.

Der Betrieb und die Abgasemissionen von Verbrennungsmoto ren des Typs, wie er in Personenkraftwagen und Lastkraft wagen verwendet wird, hängen wesentlich vom Luft- /Kraftstoff-Verhältnis (L/K-Verhältnis) des Motors ab.

Diese Betriebseigenschaften werden typischerweise als Funktion des Luftüberschußverhältnisses λ ausgedrückt, das durch die folgende Gleichung definiert ist:

wobei L/K_st das stöchiometrische Luft-/Kraftstoff-Ver hältnis ist.

In Fig. 1, auf die nun Bezug genommen wird, ist das Luft- /Kraftstoff-Verhältnis (L/K-Verhältnis) gegen die Motor- Abgasemissionen aufgetragen: Ein mageres L/K-Gemisch (λ < 1) hat in den Abgasemissionen geringere Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoff-Anteile, jedoch höhere Stickoxid- Konzentrationen (NO_x) zur Folge. Umgekehrt hat ein Betriebszustand mit fettem L/K-Verhältnis (λ < 1,0) eine höhere Motorleistung, jedoch auch höhere Kohlenmonoxid- und höhere Kohlenwasserstoff-Emissionen zur Folge. Im Betriebszustand mit fettem L/K-Verhältnis ist jedoch die Konzentration der Stickoxide geringer.

Wie weiterhin aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Sauerstoff konzentration (O₂) in den Abgasemissionen für Werte von λ < 1,0 sehr gering. Diese geringen Sauerstoffkonzentratio nen treten auf, weil im wesentlichen der gesamte Sauer stoff zusammen mit dem Kraftstoff verbrannt wird, wenn sich der Motor in einem Betriebszustand mit fettem Gemisch befindet. Umgekehrt nimmt die Sauerstoffkonzen tration in den Abgasemissionen in einem Betriebs Zustand mit magerem Gemisch (λ < 1) zu, da nicht genügend Kraft stoff vorhanden ist, um den Sauerstoff vollständig zu verbrennen.

Um die Konzentration schädlicher Emissionen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren zu verringern, ist bereits bekannt, im Abgassystem für die Verbrennungspro dukte des Verbrennungsmotors einen katalytischen Dreiwe gumwandler, der auch Dreiwegekatalysator (DWK) genannt wird, zu verwenden. Derartige Dreiwegekatalysatoren verringern wirksam die Mengen der Kohlenwasserstoffe, deren Kohlenmonoxide und der Stickoxide in den Abgasemis sionen des Motors.

Eine Einschränkung der Dreiwegekatalysatoren besteht jedoch darin, daß sie nur in einem sehr schmalen Fenster wirksam arbeiten, das um das stöchiometrische L/K-Ver hältnis (λ = 1) zentriert ist. Damit daher das Motoremis sions-Steuersystem in Verbindung mit den obengenannten bekannten Systemen effizient betrieben werden kann, muß dieses Emissionssteuersystem ermitteln, ob das L/K- Gemisch den stöchiometrischen Wert hat. Wenn dies nicht der Fall ist, kann der Dreiwegekatalysator die schädli chen Motoremissionen auf den Motorabgasen nicht ausrei chend beseitigen.

Um den Motorbetrieb auf den stöchiometrischen Wert des L/K-Gemisches einzustellen, haben diese bereits bekannten Motoren einen Sauerstoffsensor, der auch als λ-Sonde bekannt ist, verwendet, welcher funktional in der vom Motor ausgehenden Abgasströmung angeordnet ist. Diese bereits bekannten Sauerstoffsensoren erzeugen bei Abwe senheit von Sauerstoff in der Abgasströmung ein erstes Ausgangssignal und im anderen Fall, d. h. wenn in der Abgasströmung vom Motor Sauerstoff erfaßt wird, ein zweites Signal. Folglich ist das Vorliegen des ersten Signals des Sauerstoffdetektor ein Hinweis darauf, daß der Motor mit einem fetten L/K-Gemisch arbeitet, da es die Abwesenheit von Sauerstoff in der Abgasströmung anzeigt, während umgekehrt das Vorhandensein des zweiten Signals vom Sauerstoffsensor ein Hinweis auf ein mageres L/K-Gemisch ist, weil Sauerstoff in der Abgasströmung vorhanden ist.

Obwohl somit diese bereits bekannten Sauerstoffsensoren für die Bestimmung, ob der Motor mit fettem oder magerem L/K-Gemisch arbeitet, ausreichend gewesen sind, sind sie für die Bestimmung des tatsächlichen Wertes von λ und somit des Anreicherungsgrades des L/K-Gemischs nicht geeignet. Die Bestimmung des tatsächlichen Wertes von λ wäre jedoch höchst vorteilhaft, um sowohl den Motorbe trieb zu optimieren als auch unerwünschte Motoremissionen zu verringern.

Ein weiterer Nachteil dieser bereits bekannten Motorsteu ersysteme besteht darin, daß in derartigen Steuersystemen keine Maßnahmen für die Überwachung des Betriebs der verschiedenen Motorkomponenten und insbesondere derjeni gen Komponenten getroffen worden sind, welche die uner wünschten Motoremissionen verringern. Folglich würde die Verschlechterung oder der vollständige Ausfall einer Motorkomponente wie etwa des Dreiwegekatalysators eine unannehmbare Abgaszusammensetzung aus schädlichen Motor emissionen vom Motor zur Folge haben, was jedoch von dem Steuersystem des Motors nicht erkannt würde. Ahnlich ist in keinem der bisher bekannten Systeme eine Einrichtung für die Überwachung des Zustandes der verschiedenen Sensoren enthalten, die sowohl für die Steuerung der Verbrennung im Motor als auch für die Verringerung unerwünschter Motoremissionen verwendet werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Überwachung und zur Steuerung von Verbren nungsmotoren und deren Abgasemissionen zu schaffen, das die obenerwähnten Nachteile von entsprechenden bekannten Systemen überwindet.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Überwachung erfin dungsgemäß gelöst durch ein System zur Überwachung von Verbrennungsmotoren und deren Abgasemissionen, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Steuerung erfindungs gemäß gelöst durch ein System zur Steuerung von Verbren nungsmotoren und deren Abgasemissionen, das die im Anspruch 13 angegebenen Merkmale besitzt.

Sowohl das Überwachungs- als auch das Steuersystem der vorliegenden Erfindung ist für die Verwendung in Verbin dung mit einem Verbrennungsmotor mit Dreiwegekatalysator vorgesehen, der in der Abgasströmung des Motors angeord net ist. Die vom Dreiwegekatalysator abgegebenen Abgase strömen ihrerseits durch einen katalytischen NO_x-Umwand ler und werden anschließend in die Atmosphäre abgegeben.

Sowohl das Überwachungs- als auch das Steuersystem der vorliegenden Erfindung enthält mehrere Sensoren, wovon jeder einen besonderen Motorbetriebszustand oder eine besondere Motorbetriebseigenschaft überwacht und ein hierfür repräsentatives Ausgangssignal erzeugt. Diese Sensoren enthalten einen Luftmengensensor für die in den Verbrennungsmotor einströmende Luft, einen Drosselklap pen-Positionssensor sowie einen Luft-/Kraftstoffsensor (L/K-Sensor).

Im Gegensatz zu den bekannten Motorsteuersystemen wird erfindungsgemäß ein Gassensor, der ein Ausgangssignal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von der NO_x-Konzentra tion in den Abgasen verändert, mit den aus dem Dreiwege katalysator austretenden Emissionen beaufschlagt. Dieser NO_x-Sensor erzeugt vorzugsweise auch ein Ausgangssignal, das von den Kohlenwasserstoffen abhängt, die in der Abgasströmung vom Dreiwegekatalysator enthalten sein können. Vorzugsweise ist außerdem stromabseitig zum katalytischen NO_x-Umwandler ein zweiter NO_x-Sensor ange ordnet.

Sämtliche Ausgangssignale von den verschiedenen Motorsen soren werden als Eingangssignale in eine Zentraleinheit eingegeben, die iterativ die Ausgangssignale von den Sensoren liest und gemäß im voraus programmierter Algo rithmen verarbeitet. Durch derartige Algorithmen führt die Zentraleinheit zwei verschiedene Funktionen aus.

Erstens verwendet die Zentraleinheit die Ausgangssignale von den Sensoren unter dem Aspekt der Überwachung dazu, den Zustand der verschiedenen Motorkomponenten wie etwa des Dreiwegekatalysators, des katalytischen NO_x-Umwand lers und der einzelnen Sensoren selbst sowie den Motorbe trieb zu überwachen. Wenn eine Verschlechterung oder ein Ausfall einer dieser Motorkomponenten von der Zentralein heit entsprechend seiner im voraus programmierten Algo rithmen festgestellt wird, erzeugt die Zentraleinheit ein Warnsignal für die Bedienungsperson des Motors, typi scherweise den Fahrer des Personenkraftwagens oder des Lastkraftwagens, so daß der Bedienungsperson mitgeteilt wird, daß eine Reparaturwerkstätte aufgesucht werden sollte.

Zweitens verwendet die Zentraleinheit die Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren unter dem Aspekt der Steuerung dazu, die Emissionsreduzierungssysteme des Motors zu steuern. Derartige Reduzierungssysteme enthalten bei spielsweise die Abgasrückführung, die Einleitung von Sekundärluft in den Dreiwegekatalysator, die Einleitung von Hilfsluft in die Kraftstoffeinspritzanlage des Motors und/oder die Zündzeitpunkt-Voreilung für den Verbren nungsmotor.

Die tatsächlichen Algorithmen sowohl für die Überwachung der verschiedenen Motorkomponenten als auch für die Steuerung der verschiedenen Motorbetriebszustände werden später genauer erläutert.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 den bereits erwähnten Graphen, der die Bezie hung von schädlichen Motoremissionen zu dem Luftüberschußverhältnis λ veranschaulicht;

Fig. 2A, 2B Blockschaltbilder, die bevorzugte Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung veran schaulichen;

Fig. 3 einen Graphen, der die Ausgangssignale eines NO_x-Sensors in Abhängigkeit von der Gaskon zentration veranschaulicht;

Fig. 4 eine Ansicht zur Erläuterung der Konzentra tion der schädlichen Abgasemissionen nach ei ner Behandlung durch einen Dreiwegekatalysa tor;

Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Veranschauli chung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6A, 6B Graphen zur Erläuterung der Ausgangssignale eines NO_x-Sensors, der einen katalytischen NO_x-Umwandler überwacht;

Fig. 7 einen Algorithmus für die Überwachung eines katalytischen NO_x-Sensors;

Fig. 8 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Aus gangssignale eines NO_x-Sensors in Abhängig keit von dem Luftüberschußverhältnis λ sowie zur Veranschaulichung einer Verschlechterung des NO_x-Sensors;

Fig. 9 einen Algorithmus zur Überwachung des NO_x1- Sensors;

Fig. 10 einen Graphen zur Veranschaulichung der Ausgangssignale des NO_x1-Sensors in Abhängig keit vom Luftüberschußverhältnis λ sowie zur Veranschaulichung der Verschlechterung des Dreiwegekatalysators;

Fig. 11 einen Algorithmus zur Überwachung des Be triebs des Dreiwegekatalysators;

Fig. 12 einen Graphen zur Veranschaulichung des Ausgangssignals des NO_x1-Sensors in Abhängig keit vom Luftüberschußverhältnis und in Be ziehung zur Überwachung des Luft-/Kraftstoff- Sensors;

Fig. 13 einen Algorithmus der Luft-/Kraftstoff-Sen sor-Überwachungsroutine;

Fig. 14A-E Graphen von verschiedenen Sensoren während einer Motorfehlzündung;

Fig. 15 einen Algorithmus zur Überwachung einer Motorfehlzündung;

Fig. 16 einen Graphen der Ausgangssignale des NO_x1- Sensors und des NO_x2-Sensors in Abhängigkeit von der NO_x-Konzentration;

Fig. 17 ein Flußdiagramm für die Abgasrückführung;

Fig. 18 ein Flußdiagramm für die Einleitung von Sekundärluft in den Dreiwegekatalysator; und

Fig. 19 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs des Hilfsluftventils, das in Verbin dung mit einer Kraftstoffeinspritzanlage ver wendet wird.

In den Fig. 2A und 2B (die im folgenden zusammenfassend mit Fig. 2 bezeichnet werden) ist jeweils ein Block schaltbild eines Steuer- und Überwachungssystems für einen Verbrennungsmotor 10 gezeigt. Der Verbrennungsmotor 10 ist von einem Typ, wie er in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und dergleichen angetroffen wird. Fig. 2A zeigt eine grundlegende schematische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während Fig. 2B eine schematische Darstellung der vorlie genden Erfindung mit Verbesserungen zeigt.

Mit dem Motor 10 sind mehrere Sensoren verbunden, wovon jeder ein Ausgangssignal erzeugt, das einen besonderen Motorbetriebszustand repräsentiert. Diese Sensoren umfassen einen Drehzahlsensor 12, der die Drehung der Kurbelwelle über einen Kurbelwinkelsensor erfaßt und dann mittels einer externen Einrichtung die Drehzahl des Motors berechnet. Der in dieser Anwendung verwendete Drehzahlsensor 12 enthält die externe Einrichtung, die ein Ausgangssignal erzeugt, das die Drehzahl des Motors 10 repräsentiert.

Die Sensoren umfassen ferner einen Luftmengensensor (LMS) 14, der die in den Ansaugkanal des Motors 10 strömende Luftmenge mißt, einen Drosselklappen-Positionssensor (DKPS) 15 sowie einen Luft-/Kraftstoff-Sensor (L/K) 16, der ein Ausgangssignal erzeugt, das das Luft/Kraftstoff- Gemisch des Motors repräsentiert.

Die Abgasströmung vom Motor 10 strömt durch einen Dreiwe gekatalysator 18, der die Kohlenwasserstoffe, das Kohlen monoxid und Stickoxide (NO_x) reduziert, die in der Abgasströmung des Motors 10 enthalten sind. Die aus dem Dreiwegekatalysator 18 strömenden Gase strömen ihrerseits in einen katalytischen NO_x-Umwandler 20, der sämtliche Stickoxide in der Abgasströmung vom Dreiwegekatalysator 18 weiter reduziert; die aus dem NO_x-Umwandler 20 austre tenden Gase werden an die Atmosphäre abgegeben.

Wie weiterhin in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Gassensor (NO_x1) 22 funktional in der Abgasströmung zwischen dem Dreiwegekatalysator und dem NO_x-Umwandler 20 angeordnet. Vorzugsweise, jedoch optional, ist außerdem ein zweiter Gassensor (NO_x2) 24 funktional in der Abgasströmung hinter dem NO_x-Umwandler 20 angeordnet.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, erzeugen die Gassensoren 22 und 24 jeweils ein Ausgangssignal, das sich in Abhängig keit von der Konzentration der Stickoxide, des Sauer stoffs und der Kohlenwasserstoffe in den Abgasemissionen vom Dreiwegekatalysator 18 bzw. vom katalytischen NO_x- Umwandler 20 verändern. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Gassensor 22 oder 24 vorzugsweise entweder aus Zinnoxid (SnO₂), Titanoxid (TiO₂) oder Nioboxid (Nb₂O₅) konstruiert. Der Widerstand derartiger Materialien nimmt logarithmisch mit der Gaskonzentration von NO_x oder O₂ zu. Im Gegensatz dazu nimmt der Widerstand derartiger Materialien logarithmisch mit der Gaskonzentration der Kohlenwasserstoffe wie etwa Propan (C₃H₈) ab. Die Verän derungen des Widerstandes dieser Materialien (R_g) in bezug auf ihren Widerstand in Luft (R_Luft) sind in Fig. 3 in Abhängigkeit von der Gaskonzentration aufgetragen.

In Fig. 4 sind die Gaskonzentrationen der Kohlenwasser stoffe, des Kohlenmonoxids und von NO_x stromabseitig zum Dreiwegekatalysator 18 als Funktion des Luftüberschußver hältnisses λ aufgetragen. Für Werte von λ < 1, d. h. bei einer mageren Verbrennung, ist die Konzentration der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Abgas vom Dreiwegekatalysator 18 praktisch vernachlässigbar, während die Konzentration von NO_x zunimmt. Im Gegensatz dazu ist im Betriebszustand mit fettem Gemisch, d. h. bei λ < 1, die Konzentration von NO_x in den vom Dreiwegekata lysator 18 ausgegebenen Gasen vernachlässigbar, während sowohl der Kohlenmonoxid- als auch der Kohlenwasserstoff gehalt in der Abgasströmung vom Dreiwegekatalysator zunimmt.

Folglich können die Gassensoren 22 und 24 wirksam dazu verwendet werden, das Luftüberschußverhältnis λ sowohl für magere als auch für fette Kraftstoffgemische zu messen. Eine Abnahme des Widerstandes des Gassensors 22 oder 24 zeigt ein fettes Luft-/Kraftstoff-Gemisch (λ < 1) an, bei dem die Konzentration von NO_x in den Abgasen soweit vernachlässigbar ist, daß sie außer acht gelassen werden kann und statt dessen der Ausgang des Sensors so behandelt werden kann, als ob nur die Kohlenwasserstoff konzentration in den Abgasen festgestellt würden. Der tatsächliche Wert des Luftüberschußverhältnisses λ kann empirisch aus der Größe des Sensor-Ausgangssignals bestimmt werden.

Wenn im Gegensatz dazu der Widerstand des Gassensors 22 oder 24 ansteigt, kann dieser Anstieg sowohl einem Anstieg NO_x als auch von Sauerstoff zugeschrieben werden, die beide bei einem mageren L/K-Gemisch, d. h. bei λ < 1 zunehmen. Bei einem solchen Motorbetriebszustand ist die Menge der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids in der Abgasströmung so weit vernachlässigbar (Fig. 4), daß sowohl der Kohlenwasserstoff- als auch der Kohlenmonoxid gehalt außer acht gelassen werden können. In diesem Fall kann das Ausgangssignal des Gassensors 22 oder 24 so behandelt werden, als ob nur der Sauerstoff- und der NO_x- Gehalt in der Abgasströmung gemessen würden. Wie oben kann der tatsächliche Wert von λ empirisch als Funktion der Größe des Ausgangssignals von den Gassensoren 22 und 24 bestimmt werden.

Nun wird wieder auf Fig. 2 Bezug genommen. Das Motorsteu ersystem enthält eine Anzahl von einzelnen Steuerungen, die nicht nur den Betrieb des Motors 10, sondern auch den Gehalt unerwünschter, schädlicher Emissionen in der Abgasströmung verändern. Diese Steuersysteme enthalten z. B. ein Abgasrückführungssystem (AGR) 26, ein Hilfs luftsystem (HL) 28, ein Kraftstoffeinspritzsystem 30, ein Zündzeitpunktvoreilungssystem (ZV) 32 und ein Sekundär luftsystem 34. Sämtliche Systeme 26 bis 34 werden im folgenden genauer beschrieben.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, werden die Ausgangssignale der Motorüberwachungssensoren 12, 14, 16, 22 und 24 wie auch möglicherweise vorhandener weiterer Sensoren als Ein gangssignale über eine Eingangsschnittstellenschaltung 40 eingegeben, die ihrerseits mit einem als Eingangssignal bus dienenden Ausgangsbus 41 mit einer Zentraleinheit 42 verbunden ist. Die Zentraleinheit (CPU) 42 kann bei spielsweise einen Einchip-Mikroprozessor enthalten. Ein herkömmlicher Schreib-/Lesespeicher (RAM) und/oder ein Nur-Lese-Speicher (ROM) enthalten die Programmalgorithmen für die Zentraleinheit 42, wobei derartige Speicher in der CPU 42 oder außerhalb derselben vorgesehen sein können.

Die CPU 42 erzeugt mehrere Ausgangssignale, um die dem Motor zugehörigen verschiedenen Motorsteuersysteme zu steuern. Somit erzeugt die CPU 42 ein Ausgangssignal für das Sekundärluftsystem 34, um die Einleitung von Sekun därluft auf die im folgenden beschriebene Weise zu steuern. Ebenso erzeugt die CPU 42 ein Ausgangssignal für das Abgasrückführungssystem 26, um die Menge der Abgas rückführung ebenfalls auf eine im folgenden beschriebene Weise zu verändern.

Gleichermaßen erzeugt die CPU 42 Ausgangssignale sowohl für das Hilfsluftsystem 28, das Kraftstoffeinspritzsystem 30 und das Zündzeitpunktvoreilungssystem 32, um die Operation dieser Systeme zu steuern und dadurch den Motorbetrieb zu optimieren und/oder die Abgasemissionen zu verringern.

Die CPU 42 erzeugt außerdem Ausgangssignale für eine Anzeigeeinrichtung 60, um die Bedienungsperson vor einer Fehlfunktion ausgewählter Motorkomponenten zu warnen.

Nachdem nun die Komponenten des Systems der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, werden im folgenden das Überwachungs- und das Steuersystem der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.

Überwachungssystem Überwachung des katalytischen NO_x-Umwandlers

Mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 wird nun die Überwachung des katalytischen NO_x-Umwandlers 20 (Fig. 2) beschrieben.

Fig. 6A veranschaulicht das Ausgangssignal N₁ des NO_x1- Sensors 22 anhand des Graphen 50. Das Ausgangssignal N₁ des NO_x1-Sensors steigt steil an, wenn λ < 1 ist, d. h. bei magerer Verbrennung. Das Ausgangssignal N₁ des NO_x1- Sensors zeigt somit das Vorhandensein von NO_x in der Abgasströmung vom Dreiwegekatalysator 18 (Fig. 2) an.

Das Ausgangssignal N₂ des NO_x ₂-Sensors 24 ist in Fig. 6B durch den Graphen 52 während des Normalbetriebs darge stellt. Da der katalytische NO_x-Umwandler 20 die Konzen tration von NO_x in der Abgasströmung verringern soll, sollte das Ausgangssignal N₂ des NO_x ₂-Sensors 24 niedri ger als das Signal N₁ vom NO_x ₁-Sensor sein, wenn ein richtiger Betrieb des katalytischen NO_x-Umwandlers 20 angenommen wird.

Eine Verschlechterung oder ein Ausfall des katalytischen NO_x-Umwandlers 20 reduziert jedoch die vom NO_x ₂-Sensor als Wert N₂ gemessene Konzentration von NO_x in der Abgas strömung vom NO_x-Umwandler 20 in geringerem Maß bzw. überhaupt nicht, so daß die durch den Graphen 52 in Fig. 6B veranschaulichte Konzentration von NO_x zunimmt und sich schließlich dem Ausgangssignal N₁ vom NO_x ₁-Sensor, das durch den Graphen 50 gestrichelt angedeutet ist, annähert.

Bei einem vollständigen Ausfall des NO_x-Umwandlers 20 sollten das Ausgangssignal vom NO_x ₁-Sensor 22 (N₁) und vom NO_x ₂-Sensor 24 (N₂) im wesentlichen gleich sein.

Es ist daher möglich, den Wirkungsgrad des katalytischen NO_x-Umwandlers 20 anhand der folgenden Gleichung zu berechnen:

oder

Die obige Formel (2) liefert daher einen Wert des Wir kungsgrades des katalytischen NO_x-Umwandlers 20 zwischen 0 und 1,0, wobei der Wert von 1,0 einen wirksamen Betrieb des katalytischen Umwandlers 20 und 0 einen Ausfall des katalytischen NO_x-Umwandlers 20 anzeigt.

In Fig. 7 ist ein Computer-Algorithmus gezeigt, der der Überwachung des Wirkungsgrades des katalytischen NO_x- Umwandlers 20 dient. Im Schritt 54 berechnet das Compu terprogramm den Wert von NO_xeff, d. h. den Wirkungsgrad des katalytischen Umwandlers, durch Anwendung der obigen Formel. Nach dem Schritt 54 wird im Schritt 56 der berechnete Wert des Wirkungsgrades des katalytischen NO_x Umwandlers 20 (NO_xeff) mit einem vorgegebenen Schwellen wert NO_xSchwelle verglichen. Wenn der Wert des Wirkungs grades des katalytischen NO_x-Umwandlers NO_xeff kleiner als der Schwellenwert NO_xSchwelle ist, wird im Schritt 58 eine Anzeigeeinrichtung 60 (Fig. 5) aktiviert, die die Bedienungsperson des Fahrzeugs vor einem Ausfall oder einer Verschlechterung des katalytischen NO_x-Umwandlers 20 warnt.

Wenn dagegen der Wert des Wirkungsgrades des katalyti schen NO_x-Umwandlers NO_xeff größer als der Schwellenwert NO_xSchwelle ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt 62, um die NO_x-Umwandler-Überwachungsroutine oder das NO_x-Umwandler-Überwachungsprogramm, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, zu verlassen.

Überwachung des NO_x ₁-Sensors

In Fig. 8 ist das Ausgangssignal N₁ des NO_x1-Sensors bei Normalbetrieb durch den Graphen 70 veranschaulicht, der den Wert des NO_x ₁-Sensorausgangs (N₁) in Abhängigkeit von λ darstellt. Der Wert von N_1mager ist für einen vorgegebe nen Wert von λ (z. B. λ = 1,1) im Normalbetrieb des NO_x1- Sensors durch den Punkt 72 dargestellt. Ähnlich veran schaulicht der Punkt 74 den Wert von N_1stöch (λ = 1). Die Werte von N₁ an den beiden Punkten 72 und 74 können empirisch bestimmt werden, wobei das Verhältnis N_1mager/N_1stöch während des Normalbetriebs des NO_x1-Sensors in einen vorgegebenen Normalbetriebsbereich fällt.

Wenn sich jedoch der NO_x1-Sensor verschlechtert, nimmt das Ausgangssignal N₁ des NO_x1-Sensors zu, wie durch den Graphen 76 in Fig. 8 gezeigt ist. Gleichzeitig nimmt der Wert des Verhältnisses von N_1mager, dargestellt durch den Punkt 78, zu N_1stöch, dargestellt durch den Punkt 80, ab. Diese Abnahme des Verhältnisses N_1mager/N_1stöch wird anschließend dazu verwendet, eine Fehlfunktion oder eine Verschlechterung des NO_x1-Sensors festzustellen.

In Fig. 9 ist ein Algorithmus für die Erfassung einer Verschlechterung oder einer Fehlfunktion des NO_x1-Sensors gezeigt. Zunächst wird im Schritt 82 der Wert von λ bestimmt, anschließend wird im Schritt 84 festgestellt, ob der Wert von λ wenigstens während eines vorgegebenen Zyklus von beispielsweise vier Umdrehungen des Motors der stöchiometrische Punkt ist oder in dessen Umgebung (λ = 1,0 ± 0,01) liegt. Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt 86 der Wert von N₁ vom NO_x1-Sensor gelesen. Anschließend wird im Schritt 88 der Wert von N_1stöch aktualisiert.

Unter der Annahme, daß im Schritt 84 der Wert von λ nicht der stöchiometrische Punkt ist, wird im Schritt 90 festgestellt, ob λ in einem vorgegebenen Bereich eines mageren Motorbetriebs liegt. Wie im Schritt 90 angegeben, wird für diesen im voraus festgelegten Bereich λ = 1,1 ± 0,01 gewählt, obwohl alternativ auch andere Werte verwen det werden können. Im Schritt 90 wird außerdem festge stellt, ob der Wert von λ während einer im voraus gewähl ten Zeitspanne von beispielsweise vier Umdrehungen des Motors in dem im voraus gewählten mageren Betriebsbereich von 1,1 liegt. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt 92 und verläßt die NO_x1-Sensor-Überwachungsroutine.

Unter der Annahme, daß der Motorbetrieb in dem im voraus gewählten mageren Betriebsbereich von 1,1 liegt, geht der Programmablauf vom Schritt 90 weiter zum Schritt 94, in dem der Wert N₁ des NO_x1-Sensors gelesen wird. Anschlie ßend geht der Ablauf weiter zum Schritt 96, in dem der Wert von N_1mager aktualisiert wird.

Nachdem die beiden Werte N_1stöch und N_1mager in den Schrit ten 88 bzw. 96 aktualisiert worden sind (in unterschied lichen Durchläufen durch den Algorithmus von Fig. 9), geht der Programmablauf sowohl vom Schritt 88 als auch vom Schritt 96 weiter zum Schritt 98, in dem der Algo rithmus das folgende Signalverhältnis berechnet:

Anschließend geht der Ablauf weiter zum Schritt 100, in dem das berechnete Signalverhältnis SR mit einem Schwel lenwert des Signalverhältnisses SR_{Schwelle(Nox1)} verglichen wird. Der Wert des Schwellenwertes SR_{Schwelle(Nox1)} für das Signalverhältnis wird für jeden besonderen Motor und jedes besondere Abgassystem empirisch bestimmt.

Wenn der berechnete Wert SR für das Signalverhältnis größer als der Schwellenwert SR_{Schwelle(Nox1)} ist, ist dies ein Hinweis dafür, daß der NO_x1-Sensor zufriedenstellend arbeitet. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf vom Schritt 100 weiter zum Schritt 92, woraufhin die NO_x1- Sensor-Überwachungsroutine beendet ist und zurückspringt.

Wenn hingegen das Signalverhältnis SR kleiner als der Schwellenwert SR_{Schwelle(Nox1)} ist,hat sich der NO_x1-Sensor verschlechtert. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf vom Schritt 100 weiter zum Schritt 102, in dem die Zentraleinheit (Fig. 5) ein geeignetes Hinweissignal 60 aktiviert, das eine Fehlfunktion des NO_x1-Sensors an zeigt. Die Bedienungsperson des Fahrzeugs wird dann warnend darauf hingewiesen, daß eine Wartung erforderlich ist.

Überwachung des Dreiwegekatalysators

In Fig. 10 ist das Ausgangssignal N₁ des NO_x1-Sensors in Abhängigkeit von λ veranschaulicht. Der Graph 104 stellt das Ausgangssignal N₁ vom NO_x1-Sensor in einem Normalbe trieb des Dreiwegekatalysators (DWK) dar. Im Normalbe trieb bleibt das Ausgangssignal des NO_x1-Sensors bis zum stöchiometrischen Punkt (λ = 1) sehr niedrig. Oberhalb des stöchiometrischen Punkts steigt das Ausgangssignal des NO_x1-Sensors steil an und erreicht bei einem vorgege benen Magerverbrennungszustand, z. B. λ = 1,1, eine Spitze.

Wie weiterhin in Fig. 10 gezeigt ist, verursacht eine Verschlechterung des DWK einen Anstieg des Ausgangssi gnals N₁ vom NO_x1-Sensor, wie durch die Strichpunktlinie 106 in Fig. 10 veranschaulicht ist. Folglich erhöht das Vorhandensein von NO_x in der Abgasströmung den stöchiome trischen Punkt (λ = 1) für den Motor erheblich. Diese Zunahme des Signals N₁ vom NO_x1-Sensor kann dazu verwen det werden, den DWK effizient zu überwachen.

In Fig. 11 ist ein Algorithmus oder eine Routine für die Überwachung des DWK gezeigt. Im Schritt 108 wird zunächst der Wert von λ bestimmt, anschließend wird im Schritt 110 festgestellt, ob der Wert von λ während eines vorgegebe nen Zyklus von beispielsweise vier Umdrehungen des Motors in einer kleinen Umgebung um den stöchiometrischen Punkt (λ = 1,0 ± 0,01) liegt. Wenn sich der Motorbetrieb nicht auf dem stöchiometrischen Punkt befindet, geht der Ablauf weiter vom Schritt 110 zum Schritt 112, in dem festge stellt wird, ob der Motorbetrieb in einem vorgegebenen Magerverbrennungszustand ist, beispielsweise λ = 1,1 ± 0,01. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf vom Schritt 112 weiter zum Schritt 114, in dem der Wert N₁ vom NO_x1- Sensor gelesen wird. Anschließend geht der Ablauf weiter zum Schritt 116, in dem der Wert von N_1mager aktualisiert wird.

Unter der Annahme, daß λ keinen dem im voraus gewählten Magerverbrennungszustand entsprechenden Wert besitzt, geht der Ablauf vom Schritt 112 weiter zum Schritt 118. Im Schritt 118 wird dann festgestellt, ob der Wert von λ während der letzten vier Umdrehungen des Motors einem im voraus gewählten fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch von beispielsweise λ = 0,8 ± 0,01 entspricht. Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt 120 der Wert von N₁ des NO_x1- Sensors gelesen. Anschließend geht der Ablauf vom Schritt 120 weiter zum Schritt 122, in dem der Wert von N_1fett aktualisiert wird.

Wenn angenommen wird, daß der Wert von λ weder der stöchiometrische Punkt (λ = 1) ist noch der im voraus gewählte Magergemisch-Punkt (λ = 1,1) oder der im voraus gewählte Fettgemisch-Punkt (λ = 0,8) ist, geht der Ablauf vom Schritt 118 direkt zum Schritt 124, um die DWK- Überwachungsroutine zu verlassen.

Nachdem in den Schritten 116 und 122 die Werte von N_1mager bzw. N_1fett aktualisiert worden sind, geht der Ablauf in beiden Fällen weiter zum Schritt 126, in dem ein Schwel lenwert N_{1Schwelle(DWK)} entsprechend der folgenden Formel berechnet wird:

wobei K eine Konstante, z. B. 2 ist.

Dieser Schwellenwert N_{1Schwelle(DWK)} ist in Fig. 10 eben falls dargestellt. Wie im folgenden beschrieben wird, wird dieser Schwellenwert anschließend dazu verwendet, eine Fehlfunktion des DWK zu bestimmen. Wie ferner aus Fig. 10 hervorgeht, übersteigt bei einer Verschlechterung des DWK, die durch den Graphen 106 dargestellt ist, der Wert N₁ des NO_x1-Sensors den Schwellenwert N_{1Schwelle(DWK)} im stöchiometrischen Punkt (λ = 1).

Nun wird wieder auf Fig. 11 Bezug genommen. Um die Fehlfunktion des DWK zu überwachen, geht in dem Fall, in dem sich der Motor auf dem stöchiometrischen Punkt befindet, vom Schritt 110 weiter zum Schritt 128, in dem der Wert N₁ des NO_x1-Sensors gelesen wird. Anschließend wird im Schritt 130 der Wert N₁ des NO_x1-Sensors am stöchiometrischen Punkt mit dem Schwellenwert N_{1Schwelle(DWK)} verglichen. Wenn der Wert von N₁ den Schwellenwert übersteigt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 132, in dem eine Fehlfunktion des DWK angezeigt wird, so daß die Zentraleinheit 42 (Fig. 5) eine geeig nete Anzeigeeinrichtung 60 aktiviert, um die Bedienungs person warnend darauf hinzuweisen, daß eine Wartung erforderlich ist.

Wenn dagegen der DWK wirksam arbeitet, ist der Wert N₁ des NO_x1-Sensors auf dem stöchiometrischen Punkt kleiner als der Schwellenwert N_{1Schwelle(DWK)}. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf vom Schritt 130 direkt zum Schritt 124, um die DWK-Überwachungsroutine zu verlassen.

Überwachung des Luft-/Kraftstoff-Sensors

In Fig. 12 ist das Ausgangssignal N₁ des NO_x1-Sensors in Abhängigkeit von λ durch den Graphen 134 gezeigt. Somit kann ein Medianwert N_1Median des NO_x1-Sensors durch Mit telwertbildung des mageren Verbrennungszustandes N_1mager, z. B. λ = 1,1 ± 0,01, wie im Punkt 136 gezeigt, und eines fetten Verbrennungszustandes N_1fett, z. B. λ = 0,8 ± 0,01, wie durch den Punkt 138 gezeigt, bestimmt werden. Der Medianwert N_1Median für das NO_x1-Sensor-Ausgangssignal ist im Punkt 140 gezeigt. Unter der Annahme, daß der Luft- /Kraftstoff-Sensor 16 wirksam arbeitet, fällt der Wert von λ in ein um den Wert λ_Median zentriertes λ_Median- Fenster.

Wenn sich der Luft-/Kraftstoff-Sensor 16 verschlechtert, zeigt er einen falschen Wert für λ an. Somit kann durch Vergleichen des λ-Wertes, der vom Luft-/Kraftstoff-Sensor 16 gelesen wird, wenn das Ausgangssignal NO_x-Sensors bei N_1Median liegt, mit dem vorher bestimmten λ_Median-Fenster eine Verschlechterung des Luft-/Kraftstoff-Sensors erfaßt werden.

In Fig. 13 ist der Algorithmus für die Überwachung des Luft-/Kraftstoff-Sensors veranschaulicht. Im Schritt 142 wird zunächst der Wert von λ bestimmt, anschließend geht der Ablauf weiter zum Schritt 144, in dem der Wert N₁ vom NO_x1-Sensor 22 gelesen wird. Dann wird im Schritt 146 der Wert N₁ mit dem vorher berechneten Wert N_1Median ± (ein kleiner Bereich wie etwa 5%) verglichen.

Unter der Annahme, daß der Wert N₁ nicht ausreichend nahe bei N_1Median liegt, wird im Schritt 148 der Wert von λ mit einem im voraus gewählten Magerverbrennungszustand wie etwa λ = 1,1 ± 0,01 verglichen. Wenn dieser im voraus gewählte Magerverbrennungszustand vorliegt, wird im Schritt 150 der Wert N_1mager gleich dem gelesen Wert N₁ gesetzt.

Wenn dagegen der Wert von λ nicht dem im voraus gewählten Magerverbrennungszustand von λ = 1,1 entspricht, geht der Ablauf vom Schritt 148 zum Schritt 152, in dem der Wert von λ mit einem im voraus gewählten fetten Verbrennungs zustand wie etwa λ = 0,8 ± 0,01 verglichen wird. Wenn dieser fette Verbrennungszustand vorliegt, wird im Schritt 154 der Wert von N_1fett gleich dem gelesenen Wert N₁ vom NO_x1-Sensor gesetzt. Andernfalls verläßt der Programmablauf die Luft-/Kraftstoff-Sensor-Überwachungs routine.

Nach den Schritten 150 und 154, in denen die Werte von N_1mager bzw. N_1fett festgelegt werden, geht der Programm ablauf weiter zum Schritt 158. Im Schritt 158 wird der Medianwert N_1Median gemäß der folgenden Formel berechnet:

wobei K eine Konstante, z. B. 2 ist.

Wenn angenommen wird, daß der vom NO_x1-Sensor gelesene Wert N₁ in dem Bereich N_1Median ± (im voraus festgelegter Bereich) liegt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 160, in dem die Variable λ_Median auf den im Schritt 142 be stimmten Wert von λ gesetzt wird. Anschließend geht der Ablauf weiter zum Schritt 162.

Im Schritt 162 wird die Variable λ_Median mit dem λ_Median- Fenster verglichen, das feste Werte enthält und typi scherweise empirisch bestimmt wird. Wenn der Wert von Median im λ_Median-Fenster liegt, was einen richtigen Betrieb des Luft-/Kraftstoff-Sensors anzeigt, verläßt der Programmablauf direkt die Luft-/Kraftstoff-Sensor-Überwa chungsroutine.

Wenn dagegen der Wert von λ_Median nicht im λ_Median-Fenster liegt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 164, der eine Fehlfunktion des Luft-/Kraftstoff-Sensors anzeigt. Wenn dies der Fall ist, aktiviert die CPU 42 (Fig. 5) eine geeignete Anzeigeeinrichtung 60, um die Bedienungsperson des Fahrzeugs warnend darauf hinzuweisen, daß eine Wartung erforderlich ist.

Überwachung der Fehlzündung

Das System der vorliegenden Erfindung kann auch für die Überwachung einer Motorfehlzündung verwendet werden. In den Fig. 14A bis 14E sind Phänomene dargestellt, die bei einer Motorfehlzündung auftreten.

Fig. 14A veranschaulicht die Schwingungen, die von einem Klopfsensor erfaßt werden, der bei jeder Motorverbrennung die bei 170 und 172 gezeigten Ausgangssignale erzeugt. Eine Motorfehlzündung ist zum Zeitpunkt 174 gezeigt, die zum Ergebnis hat, daß direkt nach der Fehlzündung keine Motorschwingungen auftreten, wie durch die Strichlinie 176 angedeutet ist.

Fig. 14B stellt einen Klopfindex dar. Der Klopfindex fällt unter einen vorgegebenen Wert NO_xSchwelle ab, wenn eine Fehlzündung auftritt, wie bei 178 dargestellt ist.

Fig. 14C stellt eine berechnete Motordrehzahl dar, die aus dem vom Drehzahlsensor 12 (Fig. 2B) ausgegebenen Wert abgeleitet wird, wobei nach einem kurzen Zeitintervall nach dem Zeitpunkt 174 der Fehlzündung eine leichte Abnahme der Drehzahl auftritt, wie bei 179 gezeigt ist.

Da der Kraftstoff in der Verbrennungskammer während einer Motorfehlzündung nicht verbrennt, ist das Abgas des Motors ein fettes Gemisch, das daher in der Abgasströmung vom Motor einen fetten Anteil erzeugt. Dieser fette Anteil wird vom Luft-/Kraftstoff-Sensor 16 als negative Spitze erfaßt, wie in Fig. 14D bei 180 dargestellt ist. Da ferner der Luft-/Kraftstoff-Sensor 16 stromabseitig von der Verbrennungskammer angeordnet ist, ist die Ausgangsspitze 180 des Luft-/Kraftstoff-Sensors 16 gegen den Zeitpunkt der Fehlzündung 174 verzögert.

Da während einer Motorfehlzündung keine Kraftstoffver brennung auftritt, wird bei der Motorfehlzündung 174 kein NO_x erzeugt. Die Abwesenheit von NO_x in der Abgasströmung ist in Fig. 14E als negative Spitze 182 des Wertes N₁ vom NO_x1-Sensor 22 dargestellt. Diese Spitze 182 vom NO_x1- Sensor ist ferner gegen das Ausgangssignal vom Luft- /Kraftstoff-Sensor 16 zeitlich verzögert, da der NO_x1- Sensor 22 physikalisch stromabseitig vom Luft- /Kraftstoff-Sensor 16 angeordnet ist.

In Fig. 15 ist ein Algorithmus für die Erfassung der Motorfehlzündung gezeigt.

Im Schritt 190 wird die Drehzahländerung (Fig. 14C) mit dem Drehzahlschwellenwert für eine im voraus definierte "kleine" Fehlzündung verglichen, der vom Überwachungssy stem der vorliegenden Erfindung ignoriert wird. Wenn die Motordrehzahl größer als der Schwellenwert für eine kleine Fehlzündung ist, was anzeigt, daß praktisch keine Fehlzündung aufgetreten ist, geht der Programmablauf direkt zum Schritt 192, was anzeigt, daß ein normaler Motorbetrieb stattfindet, anschließend verläßt der Programmablauf die Motorfehlzündungsroutine im Schritt 194.

Wenn dagegen die Abnahme der Motordrehzahl größer als der Drehzahlschwellenwert für eine kleine Fehlzündung ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 196, in dem die Abnahme der Drehzahl mit dem Drehzahlschwellenwert für eine große Fehlzündung verglichen wird. Wenn die Änderung der Motordrehzahl geringer als eine im voraus definierte "große" Motorfehlzündung ist, liegt die Fehlzündung in einem annehmbaren Bereich, so daß der Ablauf zum Schritt 192 weitergeht und dann bei 194 die Fehlzündungsroutine verläßt.

Wenn die Änderung der Motordrehzahl größer als der Drehzahlschwellenwert für eine große Fehlzündung ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 198, in dem der Klopfindex (14B) mit dem Klopfschwellenwert verglichen wird. Wenn der Klopfindex größer als der Klopfschwellen wert ist, was einen normalen Motorbetrieb anzeigt, geht der Ablauf direkt zum Schritt 192. Andernfalls geht der Ablauf zum Schritt 200.

Im Schritt 200 wird die Änderung des Ausgangssignals des Luft-/Kraftstoff-Sensors 16 mit einem im voraus festge legten Luft-/Kraftstoff-Schwellenwert L/K_{Schwelle(Fehlzünd.)} verglichen. Wenn eine Änderung des Ausgangssignals des Luft-/Kraftstoff-Sensors 16 geringer als der Schwellen wert L/K_{Schwelle(Fehlzündung)}, geht der Ablauf direkt zum Schritt 192, um die Fehlzündungsroutine im Schritt 194 zu verlassen. Andernfalls geht der Ablauf weiter zum Schritt 202.

Im Schritt 202 wird die Änderung des Ausgangssignals des NO_x ₁-Sensors (14E) mit einem im voraus festgelegten Schwellenwert NO_{xSchwelle(Fehlzündpunkt)} verglichen. Wenn die Änderung des Ausgangssignals des NO_x1-Sensors kleiner als der Schwellenwert ist, was anzeigt, daß nur eine kleine Fehlzündung aufgetreten ist, geht der Ablauf direkt weiter zum Schritt 192, was einen annehmbaren Motorbe trieb anzeigt, um anschließend die Fehlzündungsroutine im Schritt 194 zu verlassen. Andernfalls geht der Ablauf weiter zum Schritt 204, was anzeigt, daß eine nicht annehmbare Fehlzündung aufgetreten ist. In diesem Zeit punkt erzeugt die CPU 42 ein Ausgangssignal für die Anzeigeeinrichtung 60, die die Bedienungsperson des Fahrzeugs warnend darauf hinweist, daß eine nicht annehm bare Fehlzündung aufgetreten ist.

Motorsteuerung

Die vorangehende Beschreibung hat sich auf die Überwa chung verschiedener Motorkomponenten einschließlich der verschiedenen Motorsensoren bezogen, um eine Fehlfunktion oder eine Verschlechterung der Komponenten und/oder der Sensoren zu erfassen. Die Sensor-Ausgangssignale können jedoch ebenso für die Steuerung verschiedener Motorbe triebsfunktionen verwendet werden, um den Motorbetrieb zu optimieren und/oder die Motoremissionen zu reduzieren.

Abgasrückführungssteuerung

Das Abgasrückführung (AGR) ist lange Zeit dazu verwendet worden, die Konzentration von NO_x im Abgas des Motors zu verringern. Bei der Abgasrückführung wird ein Teil des Motorabgases in den Motoransaugkrümmer zurückgeführt. Dabei kühlen die Abgase die Verbrennungskammer des Motors und erzwingen in der folgenden Formel:

N₂ + O₂ → 2NO (7)

einen Ablauf nach links und führen somit zu unschädlichen Emissionen. Weiterhin ist im Hinblick auf einen wirt schaftlichen Kraftstoffverbrauch eine geringe AGR von beispielsweise 5-6% wünschenswert. Der optimale Prozent satz der AGR ändert sich jedoch im Laufe der Alterung des Motors. Beispielsweise beeinflußt eine Verrußung des Motors nach einem langen Gebrauch die Wärmeübertragung von der Verbrennungskammer, was wiederum die Anteile von NO_x erhöht und somit die AGR-Menge, die erforderlich ist, um NO_x in annehmbare Grenzen zu verringern.

In Fig. 16 ist das Ausgangssignal N₁ des NO_x1-Sensors in Abhängigkeit von der NO_x-Konzentration vor dem katalyti schen NO_x-Umwandler 20 durch den Graphen 210 dargestellt. Das Ausgangssignal N₂ vom NO_x2-Sensor 24 ist in Fig. 16 durch den Graphen 212 dargestellt. Bei einem vorgegebenen Pegel der NO_x-Konzentration, die im Punkt 214 gezeigt ist, beseitigt der katalytische NO_x-Umwandler 20 im wesentlichen das gesamte NO_x aus den Motoremissionen, so daß der Ausgang N₂ des NO_x2-Sensors im wesentlichen 0 ist. Da es nicht notwendig ist, das NO_x über das AGR- System auf einen Betrag zu verkleinern, der kleiner als die Menge ist, die der katalytische NO_x-Umwandler 20 beseitigen kann, ist es wünschenswert, die Abgasrückfüh rung auf dem optimalen Betrag der AGR im Punkt 214 zu halten, so daß das Ausgangssignal vom NO_x1-Sensor gleich N_1op ist. Wie oben beschrieben, verändert sich dieser Wert N_1op im Verlauf der Motoralterung.

In Fig. 17 ist ein Algorithmus für die AGR-Steuerung gezeigt. Im Schritt 216 werden die Werte N₁ und N₂ des NO_x1-Sensors 22 bzw. NO_x2-Sensors 24 gelesen. Anschlie ßend wird im Schritt 218 festgestellt, ob der Wert N₂ vom NO_x2-Sensor gleich oder kleiner als der Basispegel N_2Basis ist (Fig. 16). Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt 220 der Wert N_1op(-) gleich N₁ gesetzt, anschließend wird der Wert von N_1op gemäß der folgenden Formel

neu definiert.

Wenn dagegen das Ausgangssignal N₂ des NO_x2-Sensors nicht den Basispegel N_2Basis besitzt, geht der Ablauf direkt weiter zum Schritt 222. Nach der Neudefinition des Wertes von N_1op im Schritt 220 geht der Ablauf ebenfalls weiter zum Schritt 222.

Im Schritt 222 bestimmt der Algorithmus, ob der Wert N₂ des NO_x2-Sensors noch immer den N_2Basis-Pegel besitzt. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 224, um die Abgasrückführung zu erhöhen und dann zum Beginn der AGR-Routine zurückzuspringen.

Wenn dagegen der N₂-Wert des NO_x2-Sensors im Schritt 222 noch immer den N₂-Basispegel besitzt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 226, in dem die Zentraleinheit 42 ein Ausgangssignal an die AGR-Steuerung 26 erzeugt, um die AGR zu erniedrigen. Dabei wird das Signal N₁ des NO_x1- Sensors 22 näher an den optimalen Punkt und an N_1op bewegt.

Dann geht der Ablauf weiter zum Schritt 228, in dem bestimmt wird, ob der Wert N₂ des NO_x2-Sensors über den N_2Basis-Pegel angestiegen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 230 und verläßt die AGR-Routine. Andernfalls geht der Ablauf weiter zum Schritt 232, in dem dem momentanen Wert N₁ des NO_x1- Sensors der Wert N_1op(+) zugewiesen wird und dann der Wert N_1op durch die folgende Gleichung

neu definiert wird.

Nach dem Schritt 232 verläßt der Ablauf die AGR-Routine im Schritt 230.

Durch iteratives Ausführen der obenbeschriebenen AGR- Routine wird das Ausmaß der AGR nahe am optimalen Punkt N_1op gehalten, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Dadurch wird der katalytische NO_x-Umwandler 20 nur mit derjenigen Menge NO_x beschickt, die er sicher verringern kann, so daß das Ausgangssignal des NO_x2-Sensors 24 und somit die NO_x-Emissionen des Verbrennungsmotors auf einem minimalen und annehmbaren Pegel gehalten werden können.

Sekundärluftsteuerung

Um den wirksamen Betrieb des Dreiwegekatalysators 18 aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, daß der Dreiwegeka talysator 18 unterhalb von im voraus gesetzten Tempera turbereichen gehalten wird. Andernfalls verringern übermäßige Temperaturen im Dreiwegekatalysator 18 den Wirkungsgrad, was sich nachteilig auf die Gesamtemissio nen in der Abgasströmung auswirkt.

Um eine Überhitzung des Dreiwegekatalysators 18 zu verhindern, wird ein Sekundärluftsystem 34 (Fig. 2) durch die CPU 42 so gesteuert, daß in den Dreiwegekatalysator 18 Kühlungsluft eingeleitet wird, um eine Überhitzung des Dreiwegekatalysators 18 zu verhindern. Vorzugsweise wird die Sekundärluft in die Abgasströmung in der Nähe des Abgasauslasses des Motors und zum Auslaßventil geleitet. Eine solche Einleitung von Sekundärluft hat den Vorteil, daß das Auslaßventil und die zugehörige Struktur gekühlt werden. Da ferner die Abgasströmung noch immer eine hohe Temperatur besitzt, tritt eine gewisse Verringerung von NO_x auf, da in der folgenden Gleichung:

NO_x → N₂O₂ (10)

ein Ablauf nach rechts erzwungen wird.

In Fig. 18 ist ein Algorithmus für die Steuerung der Einleitung von Sekundärluft in den Dreiwegekatalysator 18 gezeigt. Im Schritt 250 werden zunächst sowohl das Luft- /Kraftstoff-Gemisch vom L/K-Sensor 16 als auch der Wert N₁ des NO_x1-Sensors 22 gelesen. Dann geht der Ablauf weiter zum Schritt 252.

Im Schritt 252 bestimmt der Algorithmus zunächst, ob die Motorverbrennung auf dem stöchiometrischen Punkt, d. h. bei λ = 1 arbeitet. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 264, in dem das Sekundärluft ventil geschlossen wird, wodurch die Sekundärlufteinlei tung in die Abgasströmung beendet wird.

Wenn die Motorverbrennung nicht auf dem stöchiometrischen Punkt liegt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 256, in dem festgestellt wird, ob λ größer als 1 ist. Wenn dies der Fall ist, was anzeigt, daß eine magere Verbrennung stattfindet, geht der Ablauf zum Schritt 254. Andern falls, d. h. wenn λ < 1 ist, was eine fette Verbrennung anzeigt, geht der Ablauf weiter zum Schritt 258.

Im Schritt 258 ist Sekundärluft erwünscht, so daß die Zentraleinheit 42 Steuersignale für das Sekundärluftsy stem 34 erzeugt, damit dieses System 34 Sekundärluft in die Abgasströmung einleitet. Nach dem Schritt 258 verläßt der Algorithmus die Sekundärluft-Routine im Schritt 260.

Dagegen geht der Ablauf sowohl im stöchiometrischen Betrieb als auch im Betrieb mit magerer Verbrennung vom Schritt 254 weiter zum Schritt 262, in dem der Wert N₁ des NO_x1-Sensors 22 mit einem vorgegebenen Schwellenwert, z. B. λ_Schwelle = 1,1 verglichen wird. Wenn der Wert NO_x des NO_x1-Sensors den Schwellenwert λ_Schwelle übersteigt, geht der Ablauf vom Schritt 262 weiter zum Schritt 258, in dem die Sekundärlufteinleitung wie oben beschrieben aktiviert wird. Andernfalls wird das Sekundärluft-Ventil im Schritt 264 geschlossen.

Hilfsluftsteuerung

Das Hilfsluftsystem 28 (Fig. 2) wird dazu verwendet, zusätzliche Luft durch die Kraftstoffeinspritzdüsen in den Motor einzuleiten, um die Verdampfung des Kraftstoffs und somit den Wirkungsgrad der Kraftstoffverbrennung zu steigern. In Fig. 19 ist ein Algorithmus für die Steue rung der Operation des Hilfsluftsystems 28 gezeigt.

Im Schritt 280 liest der Algorithmus die Werte des Drosselklappenpositionssensors 15, des Motordrehzahlsen sors 12, des Luftmengensensors 14, der Kühlmitteltempera tur und dergleichen. Anschließend geht der Ablauf weiter zum Schritt 282. Im Schritt 282 bestimmt der Algorithmus, ob der Motor derzeit im Leerlauf ist, indem er das Signal des Drosselklappenpositionssensors 15 mit der Leerlaufpo sition vergleicht.

Unter der Annahme, daß die Drosselklappe offen ist, geht der Ablauf vom Schritt 282 weiter zum Schritt 284, in dem das Signal des Drosselklappenpositionssensors 15 mit einem vorgegebenen großen Drosselklappen-Öffnungswinkel verglichen wird. Wenn die Drosselklappe weit geöffnet ist, wird maximale Leistung gewünscht, so daß jede Hilfsluftzufuhr beendet werden sollte. Folglich geht der Ablauf bei weit geöffneter Drosselklappe vom Schritt 284 weiter zum Schritt 286, in dem die Zentraleinheit 42 ein Signal für das Hilfsluftsystem 28 erzeugt, um die Hilfs luftzufuhr zu unterbrechen. Anschließend geht der Ablauf weiter zum Schritt 288, in dem er die Hilfsluft-Routine verläßt; alternativ wird die Hilfsluftroutine 18 erneut durchlaufen, indem zum Schritt 280 zurückgesprungen wird.

Wenn dagegen die Drosselklappe zwar geöffnet, jedoch nicht weit geöffnet ist, geht der Ablauf vom Schritt 284 weiter zum Schritt 290, in dem die für die Hilfsluft optimale Impulsbreite des Kraftstoffeinspritzimpulses F₁ bestimmt wird. Dann wird die Hilfsluftzufuhr im Schritt 292 entsprechend der im Schritt 290 ausgeführten Bestim mung aktiviert, woraufhin der Ablauf im Schritt 288 die Hilfsluftroutine verläßt.

Unter der Annahme, daß die Drosselklappe geschlossen ist, geht der Ablauf vom Schritt 282 weiter zum Schritt 294, in dem bestimmt wird, ob der Motor einer Kaltstartbedin gung unterliegt, in dem die Motorkühlmitteltemperatur mit einer Schwellentemperatur verglichen wird. Wenn dies der Fall ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 296. Im Schritt 296 erzeugt die Zentraleinheit 42 Ausgangssignale für das Hilfsluftsystem 28, um ununterbrochen Luft in den Verbrennungszylinder einzuleiten. Nach dem Schritt 296 verläßt der Programmablauf die Hilfsluftroutine über den Schritt 288.

Wenn die Drosselklappe bei warmem Motor geschlossen ist, geht der Programmablauf vom Schritt 294 weiter zum Schritt 298. Im Schritt 298 wird festgestellt, ob der Motor im Leerlauf ist. Eine solche Feststellung kann beispielsweise durch Vergleichen mit dem Ausgangssignal des Drehzahlsensors 12 ausgeführt werden. Wenn der Motor im Leerlauf ist, geht der Ablauf vom Schritt 298 weiter zum Schritt 290, in dem eine gepulste Hilfsluft für die Kraftstoffeinspritzung auf die obenerwähnte Weise erzeugt wird. Wenn dagegen keine Leerlaufbedingung vorliegt, wie dies bei einem Motorbremsvorgang der Fall ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 300, in dem das Hilfsluftsystem 28 abgeschaltet wird.

Zusammengefaßt schafft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren und ein neues System für die Überwachung verschiedener Motorkomponenten und für die Steuerung der Motorzündungs- und Abgasemissionskomponenten eines Verbrennungsmotors.

Selbstverständlich werden sämtliche der obenbeschriebenen Algorithmen, die von der CPU 42 abgearbeitet werden, wiederholt ausgeführt. Weiterhin kann dafür gesorgt sein, daß irgendeiner oder sämtliche der Algorithmen von der CPU nur dann abgearbeitet werden, wenn bestimmte statio näre Motorzustände vorliegen.

Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, kann der Fachmann selbstverständ lich verschiedene Abwandlungen vornehmen, ohne vom Geist und vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Motorüberwachungssystem für den Einsatz in einem Verbrennungsmotor (10), dessen Abgase Stickoxide umfassen und der ein Motorabgassystem sowie Einrichtungen (18, 20, 26, 28, 34) in diesem Abgassystem für die Verringerung unerwünschter Motoremissionen umfaßt,
gekennzeichnet durch
mehrere Sensoren (12, 14, 15, 16, 22, 24) für die Erfassung verschiedener Motorbetriebsbedingungen und für die Erzeugung von Ausgangssignalen, die diese Motorbe triebsbedingungen repräsentieren, wobei wenigstens einer dieser Sensoren einen Gassensor (22, 24) umfaßt, der dem Abgassystem zugehört und ein Ausgangssignal (N₁) erzeugt, das die Konzentration eines im voraus gewählten Gases in den Motorabgasemissionen angibt; und
Einrichtungen (40, 42, 60), die auf die Ausgangs signale der Sensoren (12, 14, 15, 16, 22, 24) ansprechen, um den Zustand der ausgewählten Motorkomponenten und/oder die ausgewählten Motorbetriebsbedingungen anzuzeigen.

2. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im voraus gewählte Gas ein Stickoxid ist.

3. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren einen Luft-/Kraftstoff- Sensor (16) umfassen, der ein Ausgangssignal erzeugt, das das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis des Motors (10) dar stellt.

4. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für die Verringe rung der Motorabgasemissionen einen Dreiwegekatalysator (18) umfassen, der Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und Kohlenmonoxide in der Abgasströmung verringert.

5. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (22, 24) funktional stromabseitig vom Dreiwegekatalysator (18) angeordnet ist und die Einrichtungen für die Verringerung der Motorabga semissionen einen katalytischen Stickoxidumwandler (20), der die Abgasströmung vom Dreiwegekatalysator (18) empfängt, sowie Einrichtungen umfassen, die eine Fehl funktion des katalytischen Stickoxid-Umwandlers (20) erfassen und ihrerseits enthalten:
einen zweiten Gassensor (24), der in der Abgas strömung stromabseitig vom katalytischen Stickoxid- Umwandler (20) angeordnet ist und ein Ausgangssignal (N₂) erzeugt, das sich in Abhängigkeit von der Konzentration der Stickoxide in der Abgasströmung verändert;
eine Einrichtung (40, 42) zum Lesen des Ausgangs signals (N₁) vom ersten Gassensor (22) und zum Lesen des Ausgangssignals (N₂) vom zweiten Gassensor (24); eine Einrichtung (40, 42) für die Erzeugung eines Wirkungsgrades des katalytischen Stickoxid-Umwandlers (20), der gleich (N₁-N₂)/K ist, wobei K eine im voraus gewählte Konstante ist;
eine Einrichtung (42) zum Vergleichen des Wir kungsgrades mit einem im voraus gesetzten Schwellenwert; und
eine Einrichtung (42) für die Erzeugung eines Anzeige-Ausgangssignals, wenn der Wirkungsgrad den Schwellenwert übersteigt.

6. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, mit einer Einrichtung (16) für die Bestimmung des Luftüber schußverhältnisses (λ) der Motorverbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß
das System Einrichtungen für die Erfassung einer Fehlfunktion des Gassensors (22, 24) umfaßt, die ihrer seits enthalten:
eine Einrichtung (42), die feststellt, ob der Motor mit einem im wesentlichen stöchiometrischen Luft- /Kraftstoff-Verhältnis (λ_stöch) arbeitet, und eine Ein richtung (40, 42), die anschließend das Ausgangssignal (N₁) vom Gassensor (22) liest und einen stöchiometrischen Wert (N_1stöch) speichert;
eine Einrichtung (42), die feststellt, ob der Motor im wesentlichen mit einem vorgegebenen mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (λ_1mager) arbeitet und eine Einrichtung (40, 42), die anschließend das Ausgangssignal (N₁) vom Gassensor (22) liest und einen mageren Wert (N_1mager) speichert;
eine Einrichtung (42), die ein Signalverhältnis SR gemäß der Formel SR = N_1mager/N_1stöch berechnet;
eine Einrichtung (42), die den berechneten Wert von SR mit einem im voraus festgelegten Schwellenwert für SR vergleicht; und
eine Einrichtung (42), die ein Anzeige-Ausgangs signal erzeugt, wenn der berechnete Wert von SR kleiner als der Schwellenwert von SR ist.

7. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 4, bei dem die Sensoren einen Sensor (16) enthalten, der ein das Luftüberschußverhältnis (λ) darstellendes Signal erzeugt, gekennzeichnet durch Einrichtungen für die Erfassung einer Fehlfunktion des Dreiwegekatalysators (18), die enthalten:
eine Einrichtung (42), die feststellt, ob der Motor im wesentlichen mit einem vorgegebenen fetten Kraftstoffverhältnis (λ_fett) arbeitet und eine Einrich tung (40, 42), die anschließend das Ausgangssignal (N₁) vom Gassensor (22) liest und einen fetten Luft-Kraft stoff-Verhältniswert (N_1fett) speichert;
eine Einrichtung (42), die feststellt, ob der Motor im wesentlichen mit einem vorgegebenen mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (λ_mager) arbeitet und eine Einrichtung (40, 42), die anschließend das Ausgangssignal (N₁) vom Gassensor (22) liest und einen mageren Luft- /Kraftstoff-Verhältniswert (N_1mager) speichert;
eine Einrichtung (42), die einen Schwellenwert N_{1Schwelle(DWK)} gemäß der Formel N_{1Schwelle(DWK)} = (N_1fett + N_1mager)/K berechnet, wobei K eine im voraus gewählte Konstante ist;
eine Einrichtung (42), die feststellt, ob der Motor im wesentlichen mit einem stöchiometrischen Luft- /Kraftstoff-Verhältnis (λ_stöch) arbeitet, und eine Ein richtung (40, 42), die anschließend das Ausgangssignal (N₁) vom Gassensor (22) liest und einen stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff-Verhältniswert (N_1stöch) speichert; und
eine Einrichtung (42), die den Schwellenwert (N_1stöch) mit dem berechneten Schwellenwert (N_{1Schwelle(DWK)} vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Fehlfunktion des Dreiwegekatalysators (18) anzeigt, wenn N_1stöch den Schwellenwert N_{1Schwelle(DWK)} übersteigt.

8. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, bei dem die Sensoren einen Luft-/Kraftstoff-Sensor (16) umfassen, der ein das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis des Motors (10) darstellendes Ausgangssignal erzeugt, gekennzeichnet durch Einrichtungen für die Erfassung einer Fehlfunktion des Luft-/Kraftstoff-Sensors, die enthalten:
eine Einrichtung (42), die feststellt, ob der Motor im wesentlichen mit einem im voraus festgelegten fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (λ_fett) arbeitet und eine Einrichtung (40, 42), die anschließend das Ausgangs signal (N₁) vom Gassensor (22) liest und einen fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältniswert (N_1fett) speichert;
eine Einrichtung (42), die feststellt, ob der Motor im wesentlichen mit einem vorgegebenen mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (λ_mager) arbeitet und eine Einrichtung (40, 42), die anschließend das Ausgangssignal (N₁) vom Gassensor (22) liest und einen mageren Luft- /Kraftstoff-Verhältniswert (N_1mager) speichert;
eine Einrichtung (42), die einen Medianwert (N_1Median) gemäß der Formel N_1Median = (N_1fett + N_1mager)/K berechnet, wobei K eine im voraus gewählte Konstante ist;
eine Einrichtung (40, 42), die das momentane Ausgangssignal (N₁) vom Gassensor (22) liest und fest stellt, wenn das momentane Ausgangssignal (N₁) in einer im voraus festgelegten Umgebung von N_1Median liegt, um danach das momentane Luftüberschußverhältnis (λ) mit einem im voraus festgelegten Bereich des Luftüberschuß verhältnisses (λ) zu vergleichen; und
eine Einrichtung (42), die ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Fehlfunktion des Luft-/Kraftstoff- Sensors (16) anzeigt, wenn das momentane Luftüberschuß verhältnis (λ) außerhalb des im voraus festgelegten Bereichs des Luftüberschußverhältnisses (λ) liegt.

9. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, bei dem die Sensoren einen Motordrehzahlsensor (12), einen Motorklopfsensor und einen Luft-/Kraftstoffsensor (16) umfassen,
gekennzeichnet durch
Einrichtungen für die Erfassung einer Motorfehl zündung, die enthalten:
eine Einrichtung (40, 42) zum Lesen der Ausgangs signale vom Gassensor (22, 24), vom Drehzahlsensor (12), vom Klopfsensor und vom Luft-/Kraftstoff-Sensor (16); eine Einrichtung (42) zum Vergleichen eines jeden Sensor-Ausgangssignals mit entsprechenden im voraus gewählten Schwellenwerten, wobei jedem Sensor ein Schwel lenwert zugeordnet ist; und
eine Einrichtung (42), die ein Anzeige-Ausgangs signal erzeugt, das eine Motorfehlzündung anzeigt, wenn jeder der Sensor-Ausgangssignale seinen zugehörigen Schwellenwert übersteigt.

10. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (22, 24) Titanoxid enthält.

11. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (22, 24) Zinnoxid enthält.

12. Motorüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (22, 24) Nioboxid enthält.

13. System zur Verringerung der Emissionen eines Verbrennungsmotors (10), dessen Abgasemissionen Stick oxide enthalten und der ein Abgassystem enthält, mit Einrichtungen (18, 20, 26, 28, 34), um unerwünschte Motoremissionen zu verringern, und mehreren Steuerein richtungen (30, 32), um die Motorbetriebsparameter zu verändern,
gekennzeichnet durch
mehrere Sensoren (12, 14, 15, 16, 22, 24) für die Erfassung verschiedener Motorbetriebsbedingungen und für die Erzeugung von Ausgangssignalen, die diese repräsen tieren, wobei wenigstens einer der Sensoren einen Gassen sor (22, 24) umfaßt, der mit dem Abgassystem in Verbin dung steht und ein Ausgangssignal erzeugt, das die Konzentration eines im voraus gewählten Gases in den Motorabgasemissionen angibt; und
eine Einrichtung (40, 42), die auf die Ausgangs signale von den Sensoren (12, 14, 15, 16, 22, 24) an spricht, um die Steuereinrichtungen (30, 32) während im voraus gewählter Motorbetriebsbedingungen zu steuern, derart, daß der Motorbetrieb optimiert wird und/oder unerwünschte Motorabgasemissionen bei im voraus gewählten Motorbetriebsbedingungen verringert werden.

14. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das im voraus gewählte Gas ein Stickoxid ist.

15. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein richtung eine Einrichtung (AGR, 26) für die Rückführung eines Teils der Abgasemissionen vom Motor (10) in den Ansaugbereich des Motors umfaßt.

16. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem einen katalytischen Stickoxid-Umwandler (20) enthält, der eine im voraus festgelegte Konzentration von Stickoxiden verringern kann, und das System eine Einrichtung (22, 24) für die Erfassung der Stickoxidemissionen des Abgassy stems sowie eine Einrichtung (42) zum Steuern der Rück führungseinrichtung (AGR, 26) umfaßt, derart, daß die Menge des rückgeführten Abgases ausreicht, um die Stickoxidkonzentration in der Abgasströmung auf eine im voraus festgelegte Konzentration zu verringern.

17. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34) für die Einleitung von Luft in den Dreiwegekatalysator (18), eine Einrichtung (16) für die Bestimmung des Luft- /Kraftstoff-Verhältnisses und eine Einrichtung (42) für die Aktivierung der Lufteinleiteinrichtung (34), wenn das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis ein mageres oder ein stöchio metrisches Verhältnis ist und der Wert vom Gassensor (22, 24) einen im voraus festgelegten Schwellenwert über steigt.

18. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42), die die Lufteinleiteinrichtung (34) bei einem Motorbe trieb mit fettem Luft-/Kraftstoff-Gemisch aktiviert.

19. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 13, bei dem die Sensoren einen Drosselklappenpo sitionssensor (DKPS, 15) enthalten, der ein die Position der Drosselklappe angebendes Ausgangssignal erzeugt, und bei dem der Motor (10) Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (30), eine Einrichtung (28) für die wahlweise Einleitung von Luft in die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (30) sowie eine Einrichtung (42) für die Steuerung der Einlei tung von Luft in die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (30) umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (42) umfaßt:
eine Einrichtung zum Lesen des Drosselklappenpo sitionssensors (DKPS, 15); und
eine Einrichtung, die auf einen Drosselklappen öffnungswinkel anspricht, der kleiner als ein großer Drosselklappenöffnungswinkel ist, um die Einrichtung (28) zum Einleiten von Luft in die Kraftstoffeinspritzeinrich tungen (30) zu aktivieren, damit sie in Impulsen, die mit der Einspritzung des Kraftstoffs mittels der Kraftstof feinspritzeinrichtungen (30) synchronisiert sind, Luft einleitet.

20. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinleit impulse den zugehörigen Kraftstoffeinspritzimpulsen um einen vorgegebenen Betrag voreilen.

21. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42) für die Aktivierung der Einrichtung (28) zum Einleiten von Luft in die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (30) in mit der Einspritzung des Kraftstoffs mittels der Kraft stoffeinspritzeinrichtungen (30) synchronen Impulsen im Zustand eines warmen und im Leerlauf befindlichen Motors.

22. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlei timpulse den zugehörigen Kraftstoffeinspritzimpulsen um einen vorgegebenen Betrag voreilen.

23. System zur Verringerung von Motoremissionen gemäß Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42), die die Einrichtung (28) zum Einleiten von Luft in die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (30) in einem Zustand mit geschlossener Drosselklappe und kaltem Motor ununter brochen aktiviert.