DE69304562T2

DE69304562T2 - Abgasemissionsregeleinrichtung

Info

Publication number: DE69304562T2
Application number: DE69304562T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Danno; Osamu Hirako; Kazuo Koga; Daisuke Sanbayashi
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2013-02-20
Also published as: DE69304562D1; US5349816A; KR960007969B1; KR930018134A; EP0556854A1; EP0556854B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Abgasemissionsregelsystem für eine Brennkraftmaschine eines Motorfahrzeugs.

Beschreibung des Standes der Technik

Zur Zeit wird ein Abgasemissionsregelsystem zum Entgiften eines Abgases verwendet, das von einem Motorfahrzeug emittiert wird, so daß ein ungiftiges Gas in die Luft abgegeben wird, und dieses Regelsystem spielt eine wichtige Rolle für die Ökologie.
Eines dieser Abgasemissionsregelsysteme ist ein Dreiwegkatalysator, der einen Oxidationskatalysator und einen Reduktionskatalysator umfaßt. Wird das Luft/Kraftstoffverhältnis im engen Fenster gehalten, welches das stöchiometrische Verhältnis einschließt, oxidiert der Oxidationskatalysator Kohlenmonoxid CO und Kohlenwasserstoffe HC, und der Reduktionskatalysator reduziert die Stickstoffoxide NOx, so daß das Abgas in ein ungiftiges Gas umgewandelt werden kann.
Um den Motor auf effektivere Weise bei reduzierten Kosten zu betreiben, wird es als vorteilhaft angesehen, eine Kraftstoffmischung zu verwenden, dessen Luft/Kraftstoffverhältnis oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses liegt, d.h. "mager" ist. Bis jetzt sind eine Vielzahl von Motorfahrzeugen entwickelt worden, die einen Motor aufweisen, welcher mit einer mageren Luft/Kraftstoffmischung arbeitet. Der Dreiwegkatalysator kann wirksam als Abgasemissionsregelsystem arbeiten, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis das stöchiometrische Verhältnis ist. Der Dreiwegkatalysator hat jedoch eine ziemlich schlechte katalytische Funktion, wenn überschüssiger Sauerstoff in der Mischung vorhanden ist (d.h. dieses mager ist), und es ist schwierig, den Emissionsvorschriften zu genügen.
Um dieses Problem zu lösen, zeigt die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. Sho 60-125 250 beispielshaft einen Katalysator, der die Stickstoffoxide NOx in einem mageren Auspuffgas verringern kann. Dieser Katalysator wird im folgenden "magerer NOx-Katalysator" genannt.
Der magere NOx-Katalysator tendiert dazu, unter einer hohen Temperatur zu altern und erfordert Kohlenwasserstoffe während des Reduzierens von NOx, wodurch es nachteilig ist, den Katalysator in dem Motorfahrzeug einzubauen.
Der magere NOx-Katalysator kann sein ausreichendes NOx- Reinigungsverhältnis (ηNox) nicht ausüben und nicht auf effektive Weise funktionieren, bis das Verhältnis der Kohlenwasserstoffe und der Kohlenmonoxide einen vorbestimmten Wert im Abgas erreicht, wie in Figur 4 der Zeichnungsfiguren gezeigt ist. Sind der magere NOx- Katalysator und der Dreiwegkatalysator daher in einem Abgasweg angeordnet, ist es erforderlich, den mageren NOx-Katalysator stromaufwärts des Dreiwegkatalysators anzuordnen, um ausreichend Kohlenwasserstoffe zu erhalten.
Um die Reinigung des Abgases zu steigern, sobald der Motor gestartet wird, ist es erforderlich, den Katalysator so schnell wie möglich zu aktivieren. Zu diesem Zweck ist ein relativ kleiner erster Katalysator (Aufwärmkatalysator) in der Nähe einer Abgasöffnung der Verbrennungskammer des Motors angeordnet, und ein zweiter Hauptkatalysator ist stromabwärts des ersten Katalysators angeordnet. Der erste Katalysator, der aus dem Dreiwegkatalysator besteht, wird somit frühzeitig erhitzt, um aktiv zu sein, so daß das Abgas schnell und auf wirksame Weise nach dem Start des Motors gereinigt werden kann.
Je schärfer die Emissionsvorschriften sind, umso größer wird der Bedarf an Aufwärmkatalysatoren in der Zukunft sein. Wird der Dreiwegkatalysator, der zum Reinigen von NOx Kohlenwasserstoffe benötigt, als Aufwärmkatalysator ohne irgendwelche Modifikationen verwendet, kann der magere NOx-Katalysator im Hauptkatalysator wegen einer ungenügenden Menge an Kohlenwasserstoffen nicht normal funktionieren. Da der magere Nox-Katalysator unter hoher Temperatur sehr schnell altert, kann er andererseits so, wie er ist, nicht als Aufwärmkatalysator verwendet werden.
Ferner tendiert der magere NOx-Katalysator dazu, schnell zu altern, wenn der Motor mit einer fetten Mischung arbeitet, in der überschüssiger Kraftstoff vorhanden ist, oder mit einer Mischung, welches das stöchiometrische Verhältnis aufweist.
Das Dokument EP-A-0 433 772 offenbart ein Abgasemissionsregelsystem mit den Merkmalen des Oberbegriff 5 des Anspruchs 1. Im System dieses Dokuments sind zwei magere NOx-Katalysatoren in einer Reihe angeordnet, so daß das Abgas nicht gereinigt werden kann, wenn der Motor mit einem stöchiometrischen Verhältnis betrieben wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es zu ermöglichen, daß der (zweite) NOx-Katalysator bei magerer Luft/Kraftstoffmischung bei einer Konstruktion, wo ein magerer NOx- Katalysator einem Oxidationskatalysator oder einen Dreiwegkatalysator folgt, NOx reduziert.
Dieses Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Figur 1 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtgestaltung eines Abgasemissionsregelsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Figur 2(a) ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau des Abgasemissionsregelsystems von Fig. 1 zeigt,
Figur 2(b) ist eine Darstellung ähnlich zu Fig. 2 (a), welche eine zweite Ausführungsform des Abgasemissionsregelsystems zeigt,
Figur 3 ist ein Zuordnungsschaubild zum Berechnen der Wartezeit durch eine Motorsteuereinheit (ECU) des Abgasemissionsregelsystems von Fig. 1,
Figur 4 ist eine graphische Darstellung, welche die Reinigungscharakteristiken eines mageren NOx- Katalysators zeigt,
Figur 5 ist ein Flußdiagramm einer ausgewählten Ventilsteuerroutine, die von der ECU des Abgasemissionsregelsystems von Fig. 1 ausgeführt wird,
Figur 6 ist ein Flußdiagramm einer ausgewählten Ventilsteuerroutine, die von der ECU des Abgasemissionsregelsystems von Fig. 2(b) ausgeführt wird,
Figur 7 ist eine schematische Darstellung, welche die Struktur des Abgasemissionsregelsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Figur 8 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Ventils und eines Abgaskanals des Abgasemissionsregelsystems von Fig. 7,
Figur 9 ist eine schematische Darstellung, welche die Struktur eines Abgasemissionsregelsystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Figur 10 zeigt die Menge an NOx, welche vom Abgasemissionsregelsystem von Fig. 9 abgegeben wird,
Figur 11 ist ein Flußdiagramm einer ausgewählten Ventilsteuerroutine, welche von der ECU des Abgasemissionsregelsystems von Fig. 9 ausgeführt wird,
Figur 12 ist eine schematische Darstellung, welche die Struktur des Abgasemissionsregelsystems nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Figur 13 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtausbildung des Abgasemissionsregelsystems gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Figur 14(a) ist eine schematische Darstellung, welche die Anordnung des Systems von Fig. 13 zeigt,
Figur 14(b) ist eine schematische Darstellung, welche die Anordnung des Abgasemissionsregelsystems nach einer siebten Ausführungsform zeigt,
Figur 15 zeigt den Betrieb von ausgewählten Ventilen des Systems von Fig. 13,
Figur 16 ist ein erster Teil einer ausgewählten Ventilsteuerroutine, welche von der ECU des Systems von Fig. 13 ausgeführt wird,
Figur 17 ist ein zweiter Teil der ausgewählten Ventilsteuerroutine, die von der ECU des Systems von Fig. 13 ausgeführt wird.
In allen Figuren haben identische Teile identische Bezugs zeichen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das Abgasemissionsregelsystem, das in der Figur 1 und Figur 2(a) gezeigt ist, ist an einem Abgaskanal 2 eines Benzinmotors E angeordnet.
Die Kraftstoffmenge des Motors E wird von einer Motorsteuereinheit (im folgenden "ECU" genannt) 3 gesteuert (geregelt), die ein tatsächliches Luft/Kraftstoffverhältnis auf ein Solluft/Kraftstoffverhältnis in Reaktion auflaufende Lastinformationen und Motorgeschwindigkeits informationen steuert.
Der Auspuffkanal 2 erstreckt sich von einem Auspuffkrümmer 4 aus (der mit dem Motorkörper 1 verbunden ist) und umfaßt eine stromaufwärts gelegene Auspuffleitung 5, welche einen ersten (Aufwärm-)Katalysator 9 aufweist, eine stromabwärts gelegene Auspuffleitung 6, welche einen zweiten Katalysator 10 aufweist, und einen (nicht gezeigten) Schalldämpfer.
Die stromaufwärts gelegene Auspuffleitung 5 ist in einem Bereich 7 in einen stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 unterteilt, der den ersten Katalysator 9 einschließt, und einen Bypass 202, welcher den ersten Katalysator 9 umgeht und in einen Bereich 8 mit dem Auspuffkanal zusammengeführt wird. Ein Auswahlventil 11 ist im Bereich 7 angeordnet, um die Auspuffgasmenge zu steuern, die zum stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 und dem Bypass 202 geführt wird. Das Auswahiventil 11 weist eine Welle 12 auf, die im Bereich 7 drehbar gehaltert ist, so daß ein einstückig mit der Welle 12 ausgebildeter Hebel 13 von einer Luftbetätigungseinrichtung 14 gedreht wird, um einen Ventilkörper 111 bis zu einem vorbestimmten Ausmaß zu öffnen.
Die Luftbetätigungseinrichtung 14 weist eine Negativdruckkammer 141, eine Membran 142, die an der Negativdruckkammer 141 anliegt und mit dem Hebel 13 über ein Verbindungselement 17 gekoppelt ist, und eine Rückführfeder 143 auf, um gegen die Membran 142 zu drücken. Die Negativdruckkammer 141 ist über ein Schaltventil 15 mit einem Einlaßkanal 16 verbunden, der hinter einem Drosselventil 18 angeordnet ist, wobei sie als Negativdruckquelle dient. Die Luftbetätigungseinrichtung 14 zum Treiben des Auswahlventils 11 kann durch einen Schrittmotor und einen üblichen Antriebsmechanismus ersetzt werden, der ein Getriebe zum Übertragen der Rotationskraft des Schrittsmotors auf die Welle 12 aufweist.
Das Schaltventil 15 wird von der ECU 3 gesteuert. Ist das Schaltventil 15 zu, während sein Einschaltverhältnis 0% ist, gibt es die Negativdruckkammer 141 vollständig an die Atmosphäre frei. Bei höherem Einschaltverhältnis erhöht das Schaltventil 15 den Negativdruck in der Negativdruckkammer 141, so daß der Hebel 13 fest gegen die Kraft der Rückführfeder 143 gezogen wird. Ist das Einschaltverhältnis des Ventils 15 unterhalb eines vorbestimmten Wertes, wird der Ventilkörper 111 des Auswahlventils 11 durch die Elastizität der Rückführfeder 143 dazu gedrängt, an einer ersten Position P1 zu bleiben (durch eine durchgezogene Linie in Figur 1 gezeigt), wodurch der Bypass 202 vollständig geöffnet und der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geschlossen wird.
Ist das Einschaltverhältnis des Ventils 15 oberhalb des vorbestimmten Wertes, folgt der Ventilkörper 111 des Auswahlventils 11 der Betatigung der Membran 142 gegen die Rückführfeder 143 und erreicht eine zweite Position P2, wo es den Bypass 202 verschließt und den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 öffnet (durch eine Strich-Zweipunkt-Linie in Figur 1 gezeigt).
Die Verbindungseinrichtung 17 weist einen Ventilöffnungssensor 19 auf, der einen (nicht gezeigten) Analog/Digitalkonverter mit einer analogen Ausgabe versorgt, welche die Position des Auswahlventils 11 angibt. Anschließend liefert der Analog/Digitalkonverter eine digitale Ausgabe zur ECU 3.
Im stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 ist der erste Katalysator 9 relativ nahe bei der Auspufföffnung 102 der Verbrennungskammer 101 des Motorkörpers 1 angeordnet. Der zweite Katalysator 10 ist relativ entfernt vom Motorkörper 1 positioniert. Der erste Katalysator 9 ist ein Dreiwegkatalysator und wesentlich kleiner als der zweite Katalysator 10.
Der erste Katalysator 9 weist ein monolithisches Substrat auf, an deren innerer Oberfläche ein bekanntes Dreiwegekatalysatorsubstrat befestigt ist. Hat ein Auspuffgas das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis und ist es heiß genug, um den Katalysator zu aktivieren, unterliegt das durch das monolithische Substrat hindurchgehende Auspuffgas einer Oxidation und Reduktion von HC, CO und NOx, wodurch es als ungiftiges Gas abgegeben wird. Der Dreiwegkatalysator wie der erste Katalysator 9 kann durch einen Oxidationskatalysator wie beispielsweise einem Palladium(Pd)-Katalysator ersetzt werden, um das Abgasemissionsregelsystem weniger kostspielig zu machen. Der Palladium-Katalysator wird bei einer relativ niedrigen Temperatur aktiv.
Der zweite Katalysator 10 ist an der stromabwärts gelegenen Auspuffleitung 6 angeordnet, die dem konvergierenden Bereich 8 der stromaufwärts gelegenen Auspuffleitung 5 folgt. Der zweite Katalysator 10 weist einen mageren NOx-Katalysator 22 und einen Dreiwegkatalysator 23 auf, die in einem zylindrischen Behälter 21 längs der Bewegungsrichtung des Auspuffgases aufgenommen sind. Bei dieser Ausführungsform sind der magere NOx-Katalysator 22 und der Dreiwegkatalysator 23 in einem einzigen Behälter aufgenommen, um den zweiten Katalysator 10 kompakt zu gestalten. Sie können in unterschiedlichen Behältern aufgenommen sein, die nebeneinander angeordnet sind.
Der magere NOx-Katalysator 22 weist ein monolithisches Substrat auf, an deren Oberfläche eine katalytische aktive Substanz befestigt ist. Diese katalytische aktive Substanz kann NOx im Auspuffgas reduzieren, das überschüssigen Sauerstoff enthält (mit dem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis), und hat eine Charakteristik, welche ein hohes NOx-Reinigungsverhältnis (ηNOx) zeigt, wie in Figur 4 dargestellt, wenn das Verhältnis von HC/CO oberhalb des vorbestimmten Niveaus liegt. In anderen Worten, wenn das Auspuffgas das magere Luft/Kraftstoffverhältnis hat und heiß genug ist, um den Katalysator zu aktivieren, kann der magere NOx-Katalysator 22 NOx reduzieren und entgiften, in dem er HC als Reduktionsmittel verwendet.
Der Dreiwegkatalysator 23 des zweiten Katalysators 10 ist wesentlich größer als der erste Katalysator 9 und weist eine bekannte katalytische aktive Substanz auf, die auf einem monolithischen Substrat aufgebracht ist, und kann die Oxidation und Reduktion im Auspuffgas mit dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis durchführen. Der zweite Katalysator 10 einschließlich dem mageren NOx- Katalysator 22 und dem Dreiwegkatalysator 23 kann das Auspuffgas extensiv entgiften. Wie in Figur 2(a) gezeigt, ist eine Länge L1 des Abgaswegs zwischen der Verbrennungskammer 101 und dem ersten Katalysator 9 kürzer als eine Länge L2 zwischen dem ersten und zweiten Katalysator 9 und 10, wodurch die Leistung des ersten Katalysators 9 gesteigert und der magere NOx-Katalysator 22 dauerhaft gemacht wird.
Die ECU 3 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer und regelt die Kraftstoffzufuhr zum Motor E, den Zündzeitpunkt und den Betrieb des Drosselventils und des Auswahlventils. Zu diesem Zweck hat die ECU 3 einen Zugang nicht nur zum Ventilöffnungssensor 19, sondern auch zu verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise einem ersten Katalysatortemperatursensor 24 im ersten Katalysator 9, einem zweiten Katalysatortemperatursensor 25 im mageren NOx-Katalysator 23, einem Wassertemperatursensor 26 im Motorkörper 1 und einem Motorgeschwindigkeitssensor 27. Die ECU 3 empfängt verschiedene Daten von diesen Sensoren.
Die ECU 3 funktioniert als Ventilsteuereinheit; die der Luftbetätigungseinrichtung 14 ein Ventilsteuersignal liefert, welches die Position des Auswahlventils 11 angibt.
Der Betrieb des Abgasemissionsregelsystems von Figur 1 wird unter Bezugnahme auf das Steuerprogramm der ECU 3 (in Figur 5 gezeigt) und das Schaubild für die Wartezeitberechnung von Figur 3 beschrieben.
In der Auswahlventilsteuerroutine, die in Figur 5 gezeigt ist, liest die ECU 3 Daten von den vorhergehenden Sensoren und speichert diese in spezifizierten Bereichen. In Schritt a2 überprüft die ECU 3, ob eine Motorgeschwindigkeit Ne unterhalb eines vorbestimmten Wertes Nel ist, welcher den Nichtbetrieb des Motors angibt. Ist die Motorgeschwindigkeit Ne unterhalb Nel, urteilt die ECU 3, daß der Motor nicht in Betrieb ist, und geht zu Schritt a3 weiter. Die ECU 3 hält die Ausgabe für das Schaltventil 15 auf dem Verhältnis 0%, so daß das Auswahlventil 11 dazu gebracht wird, an der ersten Position P1 zu bleiben, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu verschließen. Danach wird das Leistungsventil 15 geschlossen. Die Negativdruckkammer 141 wird zur Atmosphäre hin freigegeben, wodurch das Auswahlventil 11 zur ersten Position P1 bewegt wird.
In den Schritten a4 und a5 erfaßt die ECU 3 die Ankunft des Auswahlventils 11 an der ersten Position P1 gemäß der Ausgabe vom Ventilöffnungssensor 19. Anschließend kehrt die ECU 3 zurück. Erreicht das Auswahlventil die erste Position P1 nicht in einer vorbestimmten Zeitdauer T1, sendet die ECU 3 eine Ausgabe, welche eine Störung in Schritt a6 angibt, und kehrt zurück.
Wird andererseits erkannt, daß der Motor in Schritt a2 arbeitet, geht die ECU 3 zu Schritt a7. In Schritt a7 liest die ECU 3 eine Ausgabe vom Wassertemperatursensor 26 als Motortemperatur und überprüft, ob die Temperatur oberhalb eines Wertes T2 ist, der die Vollendung des Aufwärmens angibt. Ist die Motortemperatur unterhalb T2, geht die ECU 3 zu Schritt a8 vor. Ansonsten geht die ECU 3 zu Schritt a9. Im ersteren Fall liest die ECU eine relativ lange Wartezeit H1 aus der Wartezeitberechnungszuordnung von Figur 3. Während der Wartezeit HT geht die ECU 3 zu Schritt ab und steuert das Auswahlventil 11 an die zweite Position P2, wodurch der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geöffnet und der Bypass 202 geschlossen wird. Nach dem Verstreichen der Warteheit H1 geht die ECU 3 zu Schritt a13.
In den Schritten all und a12 wartet die ECU 3, bis das Auswahlventil 11 die zweite Position P2 erreicht und kehrt nach dem Empfang der Ausgabe vom Ventilöffnungssensor 19 zurück, welche die Ankunft des Auswahlventils 11 an der zweiten Position P2 angibt. Erreicht das Auswahiventil 11 nicht die zweite Position P2 innerhalb der Zeit T1, geht die ECU zu Schritt a6 weiter, zeigt den Fehler an und kehrt zurück.
Ist die Motortemperatur oberhalb des Aufwärmvollendungswertes T2, geht die ECU 3 zu Schritt a9 weiter, wo die ECU 3 eine relativ kurze Wartezeit H2 aus der Wartezeitberechnungszuordnung von Figur 3 liest. Während der Wartezeit H2 geht die ECU 3 zu Schritt a10 und steuert das Auswahlventil 11 zur zweiten Position P2, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen und den Bypass 202 zu schließen. Nach dem Verstreichen der Zeit H2 geht die ECU 3 zu Schritt a13 weiter.
Nachdem sie nach dem Verstreichen der Wartezeit H1 oder H2 zu Schritt a13 gegangen ist, empfängt die ECU 3 Daten vom zweiten Katalysatortemperatursensor 25 über die zweite Katalysatortemperatur T3. Die ECU 3 überprüft, ob die Temperatur T3 oberhalb einer Aktivierungsvollendungstemperatur Tr ("aktive Temperatur" genannt) für den zweiten Katalysator 10 ist. Ist T3 unterhalb Tr, geht die ECU 3 zu Schritt a14. Andernfalls geht die ECU 3 zu Schritt a3 weiter. In Schritt a14 empfängt die ECU 3 vom ersten Katalysatortemperatursensor 24 die erste Katalysatortemperatur T4. Anschließend überprüft die ECU 3, ob T4 oberhalb der aktiven Temperatur Tf des ersten Katalysators ist. Ist T4 unterhalb Tf, geht die ECU 3 zu Schritt 10 weiter. In Schritt alo hält die ECU 3 das Auswahiventil 11 an der zweiten Position P2, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen und die Temperatur im ersten Katalysator 9 zu erhöhen. Wird T4 höher als Tf, geht die ECU 3 zu Schritt als. Bei dieser Ausführungsform wird die erste Katalysatortemperatur T4 vom ersten Katalysatortemperatursensor 24 abgeleitet. Es ist auch möglich, Temperaturen des Auspuffgases in der Nähe des zweiten und ersten Katalysators zu erhalten, um diese zur Temperaturbestimmung zu verwenden.
In Schritt als hält die ECU 3 das Auswahlventil 11 in einer Zwischenposition P3, wenn der erste Katalysator 9 die aktive Temperatur Tf erreicht und der zweite Katalysator 10 die aktive Temperatur Tr nicht erreicht. Ein Teil des Auspuffgases wird somit in den Bypass 202 eingeleitet, um den Bypass 202 im voraus erwärmt zu halten, so daß verhindert wird, daß das Auspuffgas abgekühlt wird, während es durch den Bypass 202 hindurchtritt, wenn das Auswahiventil 11 in die erste Position P1 bewegt wird. Hierdurch ist ein Schutz davor gegeben, daß die Reinigungswirksamkeit des zweiten Katalysators 10 aufgrund einer niedrigen Temperatur herabgesetzt wird.
Die Zwischenposition P3 des Auswahlventils 11 wird empirisch derart eingestellt, daß die Menge an Auspuffgas zum stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 reguliert und ein Teil des Auspuffgases in den Bypass 202 eingeführt wird. Ferner ist es möglich, das Auswahiventil 11 in der Zwischenposition P3 eine vorbestimmte Zeit Tw lang zu halten, so daß der Bypass 203 ausreichend erwärmt werden kann. In diesem Fall kann ein Schritt zum Bearbeiten der Wartezeit Tw nach Schritt a16 hinzugefügt werden.
In den Schritten a16 und a17 wartet die ECU 31 bis das Auswahiventil 11 die Zwischenposition P3 erreicht. Nach dem Erfassen der Ankunft des Auswahlventils 11 an der Zwischenposition P3 auf der Basis der Ausgabe vom Ventilöffnungssensor 19 kehrt die ECU 3 zurück. Gelangt das Auswahlventil 11 innerhalb der Wartezeit T1 nicht zur Position P3, gibt die ECU 3 in Schritt a6 die Fehleranzeige ab und kehrt zurück.
Ist das Einschaltverhältnis des Leistungsventils 15 aufgrund eines Kurzschlusses beispielsweise in der Steuerschaltung 0%, wird die Negativdruckkammer 141 zur Atmosphäre hin freigegeben und die Rückführfeder 143 hält das Auswahiventil 11 in der ersten Position P1. In einem derartigen Fall kann das Auswahlventil 11 an der inneren Wand der Auspuffleitung haften. Da jedoch der Bypass 202 geöffnet ist, kann HC kontinuierlich in den mageren NOx- Katalysator 22 eingeführt werden, der in wirksamer Weise das Auspuffgas reinigen kann. Ferner kann der erste Katalysator 9 davor geschützt werden, daß er durch eine hohe Temperatur altert, da der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geschlossen ist. Das Auswahlventil 11 ist derart gestaltet, daß es in der Position P1 im Fall eines Fehlers gehalten wird, so daß das Abgasemissionsregelsystem in gewöhnlicher Weise funktionieren kann.
In der vorstehenden Ausführungsform, die in Figur 1 und 2(a) gezeigt ist, verwendet das Abgasemissionsregelsystem den ersten Katalysatortemperatursensor 24 im ersten Katalysator 9 und den zweiten Katalysatortemperatursensor im mageren NOx-Katalysator 22, und erfaßt den Zeitpunkt, wenn der erste Katalysator 9 ausreichend bis zur aktiven Temperatur Tf erwärmt ist, und den Zeitpunkt, wenn der zweite Katalysator 10 nicht bis zur aktiven Temperatur Tr erwärmt ist. Unter dieser Bedingung wird das Auswahiventil 11 in der Zwischenposition P3 gehalten. Alternativ kann, wie in Figur 2(b) gezeigt ist, nur der zweite Katalysatortemperatursensor 25 zur überprüfung verwendet werden, ob der erste Katalysator 9 die aktive Temperatur Tf erreicht und der zweite Katalysator 10 die aktive Temperatur Tr nicht erreicht, so daß das Auswahlventil 11 in der Zwischenposition P3 gehalten wird.
Das Abgasemissionsregelsystem von Figur 2 (b) weist keinen ersten Katalysatortemperatursensor 24 auf und unterscheidet sich von demjenigen von Figur 2(a) nur diesbezüglich. Eine weitere Beschreibung erfolgt hier daher nicht. Figur 6 zeigt die Auswahlventilsteuerroutine für das Abgasemissionsregelsystem von Figur 2 (b). Da sich die Routine von Figur 6 von derjenigen von Figur 5 nur in Schritt a14' unterscheidet, erfolgt hier ebenfalls keine Beschreibung der Steuerroutine vor Schritt a14'.
In der Steuerroutine von Figur 6 empfängt die ECU 3 in Schritt a13 vom zweiten Katalysatortemperatursensor 25 eine Auspuffgastemperatur T3. Ist die Auspuffgastemperatur T3 unterhalb der aktiven Temperatur T3 des zweiten Katalysators 10, geht die ECU 3 zu Schritt a14' weiter. Andernfalls geht die ECU 3 zu Schritt a3. In Schritt a14' berechnet die ECU 3 einen Differentialwert Δ T (= ΔTn-1 - ΔTn) der Auspuffgastemperatur T3 im zweiten Katalysator 10. Die ECU 3 überprüft, ob das Niveau von ΔT oberhalb des Wertes ΔTα ist, der einem Temperaturgradienten entspricht, welcher die aktive Temperatur Tf des ersten Katalysators angibt. Ist ΔT unterhalb ΔTα, geht die ECU 3 zu Schritt 10 weiter und hält das Auswahlventil 11 in der zweiten Position P2, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen, so daß die Temperatur des ersten Katalysators 9 erhöht wird. Ist ΔT oberhalb ΔTA, geht die ECU 3 zu Schritt a15 und hält das Auswahiventil 11 in der Zwischenposition P3, um den Bypass 202 zu erwärmen. Die darauffolgenden Schritte werden in ähnlicher Weise zu denjenigen der Auswahlventilsteuerroutine ausgeführt, die in Figur 5 gezeigt ist.
Die in Figur 2(b) gezeigte Ausgestaltung ist insoweit vorteilhaft, als der erste Katalysatortemperatursensor 24 vermeidbar ist. Alternativ ist es auch möglich, den Betrieb des Auswahlventils 11 nur dadurch zu steuern, daß der erste Katalysatortemperatursensor 24 anstelle des zweiten Katalysatortemperatursensors 25 verwendet wird.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist das Auswahlventil 11 im Bereich 7 angeordnet. Alternativ kann ein Auswahlventil 11' im konvergierenden Bereich 8 stromabwärts des ersten Katalysators 9 angeordnet sein, wie in Figur 7 gezeigt. Figur 8 ist eine Querschnittsdarstellung des Auswahlventils 11'.
Das in den Figuren 7 und 8 gezeigte Abgasemissionsregelsystem (eine dritte Ausführungsform der Erfindung) ist die gleiche wie diejenige, die in Figur 1 gezeigt ist, mit Ausnahme der Position des Auswahlventils 11'. Auf eine detaillierte Beschreibung wird daher verzichtet.
Bei dieser Ausführungsform ist die Welle 12 drehbar in der Position gehaltert, wo die stromaufwärts gelegene Abgasleitung 5 und die stromabwärts gelegene Abgasleitung 6 miteinander über den konvergierenden Bereich 8 in Verbindung stehen. Daher werden sowohl die Welle 12 als auch das Auswahlventil 11' mittels der Luftbetatigungseinrichtung 14 gedreht. Der Ventilkörper 111 wird wahlweise in der ersten Position P1 (durch die durchgezogene Linie in Figur 8 gezeigt), zwischen Position P3 (nicht gezeigt) oder zweiten Position P2 (durch die unterbrochene Linie in Figur 8 gezeigt) gehalten. Dieses Abgasemissionsregelsystem ist genauso effektiv und vorteilhaft wie das Abgasemissionsregelsystem von Figur 1.
Das Abgasemissionsregelsystem von Figur 1 verwendet die Ausgabe des Wassertemperatursensors 26 als Temperatur des Motorkörpers 1. Die Temperatur des Motoröls oder der Wand des Zylinderblocks kann anstelle der Wassertemperatur verwendet werden.
In der Ausführungsform von Figur 1 steuert die ECU 3 das Auswahlventil 11 gemäß den Temperaturen des ersten und zweiten Katalysators. Alternativ ist es möglich, die Position P1, P3 oder P2 des Auswahlventils 11 nacheinander gemäß der verstrichenen Zeit nach der Aktivierung des Motors zu ändern. In diesem Fall sind die Temperatursensoren vermeidbar. Ferner ist es auch für die ECU 3 möglich, die Position P1, P3 oder P2 des Auswahlventus 11 gemäß den Temperaturen des ersten und zweiten Katalysators und der verstrichenen Zeit nach der Aktivierung des Motors auszuwählen. Die Position des Auswahlventils 11 kann damit zuverlässiger gemäß den Aufwärmbedingungen des Motors und der Katalysatoren gesteuert werden.
Soweit beschrieben, kann in den Ausführungsformen der Figuren 1 und 7 das Auspuffgas in den ersten Katalysator durch Öffnen oder Schließen des Auswahlventils nur eingeführt werden, wenn dies notwendig ist. Daher können auch dann, wenn der magere NOx-Katalysator wenigstens in einem Teil des zweiten Katalysators angeordnet ist, die Wirksamkeit und Haltbarkeit des mageren NOx-Katalysators konstant und zuverlässig gehalten werden.
Eine vierte Ausführungsform des Abgasemissionsregelsystems wird unter Bezugnahme auf die Figuren 9 bis 11 beschrieben. Das Emissionsregelsystem umfaßt die gleichen Komponenten wie diejenigen der Ausführungsform von Figur 1 mit Ausnahme eines linearen Luft/Kraftstoffverhältnissensors 40 anstelle des ersten Katalysatortemperatursensors 24, und einer ECU3' anstelle der ECU 3. Es werden daher unter Bezugnahme auf Figur 1 lediglich diese Teile beschrieben.
Die ECU3' hat einen Zugang zum linearen Luft/Kraftstoffverhältnissensor 40 (in Figur 1 durch eine Strich- Zweipunkt-Linie gezeigt), der im Abgasweg 2 angeordnet ist und Daten über das Luft/Kraftstoffverhältnis in der fetten, stöchiometrischen oder mageren Mischung ausgeben kann.
Die ECU3' beliefert die Luftbetätigungseinrichtung 14 mit einem Steuersignal, welches die Position des Auswahlventils 11 gemäß den Betriebszustandsdaten des Motors E angibt.
Der Betrieb des Abgasemissionsregelsystems von Figur 9 wird unter Bezugnahme auf das Steuerprogramm der ECU3' (Figur 11) und Figur 10 beschrieben, welche die Menge an abgegebenem NOx zeigt.
Wird der Zündschlüssel auf Start gedreht, startet die ECU3' die Hauptroutine in gewöhnlicher Weise und geht zum Auswahlventilsteuervorgang weiter.
In der in Figur 11 gezeigten Routine liest die ECU 3' Daten von verschiedenen Sensoren und speichert diese in spezifizierten Bereichen. Anschließend überprüft die ECU 3, ob eine Motorgeschwindigkeit Ne unterhalb des vorbestimmten Wertes Ne1 ist, der den Nichtbetrieb des Motors angibt. Ist die Motorgeschwindigkeit Ne unterhalb Ne1, bestimmt die ECU 3, daß der Motor nicht läuft, und geht zu Schritt b3 weiter. Die ECU 3 hält die Ausgabe für das Schaltventil 15 beim Verhältnis 0%, so daß das Schaltventil 15 dazu gebracht wird, in der ersten Position P1 zu bleiben, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu verschließen. Danach wird das Schaltventil 15 geschlossen. Der Negativdruckraum wird zur Atmosphäre hin freigegeben, wodurch das Auswahlventil 11 zur ersten Position P1 bewegt wird.
In den Schritten b4 und b5 wartet die ECU3', bis das Auswahlventil 11 die erste Position P1 erreicht. Findet sie die Ankunft des Auswahlventils 11 in der Position Pl auf der Basis der Ausgabe vom Ventilöffnungsensor 19, kehrt die ECU3' zurück. Erreicht das Auswahlventil 11 nicht die Position P1 in der Zeit T1, sendet die ECU3' die Ausgabe, welche einen Fehler in Schritt b6 angibt, und kehrt zurück.
Wird in Schritt b2 entdeckt, daß der Motor läuft, geht die ECU3' zu Schritt b7 weiter, wo die ECU 3' die Luft/Kraftstoffverhältnisinformationen gemäß der Ausgabe des linearen Luft/Kraftstoffverhältnissensors 40 empfängt und überprüft, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis auf der mageren Seite liegt. In dem Moment, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis von der mageren Seite aus zur stöchiometrischen oder fetten Seite geändert wird (beispielsweise im Zeitpunkt "to" in Figur 10), geht die ECU3' zu Schritt b8. Anschließend schaltet die ECU 3' das Auswahiventil 11 in die zweite Position P2, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen und den Bypass 202 zu schließen, und geht zu den Schritten b9 und blo weiter. In diesen Schritten wartet die ECU 3', bis das Auswahlventil 11 die Position P2 erreicht. Bei Erfassung der Ankunft des Auswahlventils 11 gemäß der Ausgabe des Ventilöffnungssensors 19 kehrt die ECU 3' zurück. Erreicht das Auswahiventil nicht die Position P2 innerhalb der Zeit T1, geht die ECU 3' zu Schritt b6 weiter, wo sie die Ausgabe sendet, welche den Fehler angibtl, und kehrt zurück.
Wird andererseits in Schritt b7 entdeckt, daß der Motor mit einer mageren Luft/Kraftstoffmischung arbeitet (beispielsweise zum Zeitpunkt "t1" in Figur 10), geht die ECU3' zu Schritt b3, um das Auswahlventil 11 zur Position P1 zu bewegen, wodurch der Bypass 202 vollständig geöffnet und der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geschlossen wird.
Arbeitet der Motor mit einer mageren Luft/Kraftstoffmischung, ist daher der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geschlossen, um zu verhindern, daß der erste Katalysator 9 HC verbraucht, und der Bypass 202 ist vollständig, geöffnet, um das Abgas in den mageren NOx- Katalysator 22 direkt von der Verbrennungskammer 101 einzuführen. Der magere NOx-Katalysator 22 kann daher auf effektive Weise arbeiten, wenn die Luft/Kraftstoffmischung mager ist. In Figur 10 repräsentiert eine Strich-Zweipunkt-Linie die Menge an abgegebenem NOx, wenn das Auswahiventil 11 in der Position P1 zum Zeitpunkt Tl gehalten wird.
Wird der Motor nicht betätigt, wird das Auswahiventil 11 in der Position P1 gehalten, um das Auspuffgas nicht in den ersten Katalysator 9 einzuführen. Auch wenn das Auswahlventil 11 in der ersten Position P1 aufgrund eines Fehlers wie beispielsweise einer Unterbrechung des Regelschaltkreises eine lange Zeit gehalten wird, und an der inneren Wand der Auspuffleitung anhaftet, ist daher der Bypass 202 geöffnet, um HC kontinuierlich dem mageren NOx-Katalysator 22 zuzuführen. Der magere NOx-Katalysator 22 kann somit NOx in der üblichen Weise zuverlässig reinigen, und der erste Katalysator 9 ist vor Hitze geschützt, da der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geschlossen bleibt. Da das Auswahlventil 11 derart ausgebildet ist, daß es in der Position P1 im Fall eines Fehlers gehalten wird, kann das Abgasemissionsregelsystem die Funktion in gewöhnlicher Weise aufrecht erhalten.
Das Abgasemissionsregelsystem von Figur 9 kann das Auswahlventil 11 in der Position P1, P3 oder P2 gemäß den Betriebszustandsinformationen des Verbrennungsmotors halten. Arbeitet der Motor mit einer mageren Luft/Kraftstoffmischung, ist das Auswahlventil in der Position, in welcher es den Bypass öffnet, und wird in die Position bewegt, in welcher das Auspuffgas eingeleitet wird, wenn die Luft/Kraftstoffmischung nicht mager ist. Während des Motorbetriebs mit der mageren Luft/Kraftstoffmischung wird das Auspuffgas mit HC im mageren NOx-Katalysator über den Bypass zugeführt. Der magere NOx-Katalysator kann somit ein hohes Reinigungsverhältnis aufrecht erhalten.
In der Ausführungsform von Figur 9 steuert die ECU3' den Betrieb des Auswahlventils 11 gemäß dem Luft/Kraftstoffverhältnis. Insbesondere kann, wenn sich der Motor aufwärmt, das Auswahiventil 11 in die erste Position P1, die Zwischenposition P3 oder die dritte Position P2 gemäß der verstrichenen Zeit bewegt werden. In einem derartigen Fall ist es möglich, die Auspuffgasreinigung schnell nach dem Start des Motors zu verbessern. Nach dem Aufwärmen kann das Abgasemissionsregelsystem genauso effektiv wie das in Figur 1 gezeigte System arbeiten.
In der Ausführungsform von Figur 9 ist das Auswahlventil 11 im Bereich 7 der stromaufwärts gelegenen Auspuffleitung 5 angeordnet. Alternativ kann das Auswahlventil 11' im konvergierenden Bereich 8 stromabwärts des ersten Katalysators 9 angeordnet sein, wie in Figur 12 gezeigt ist (eine fünfte Ausführungsform) Das Auswahlventil 11' kann den Aufbau und die Anordnung wie das in Figur 8 gezeigte Auswahiventil 11 haben. Diese Anordnung ist genauso wirksam wie diejenige, die in Figur 9 gezeigt ist.
Eine sechste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 13 bis 17 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich das Abgasemissionsregelsystem vom System von Figur 1 darin, daß dieses System einen linearen Luft/Kraftstoffsensor 40 anstelle des ersten Katalysatortemperatursensors 24 aufweist, einen zweiten Bypass 32, ein zweites Auswahlventil 27, und eine ECU 3'', die einen Regelungsvorgang durchführt, der von der ECU 3 unterschiedlich ist. Da die anderen Komponenten dieses Abgasemissionsregelsystems gleich wie diejenigen des Systems von Figur 1 sind, werden diese nicht detailliert beschrieben.
Wie aus Figur 13 ersichtlich, erstreckt sich der Auspuffkanal 2 des Systems vom Auspuffkrümmer 4 aus (der mit dem Motorkörper 1 verbunden ist) und weist die stromaufwärts gelegene Auspuffleitung 51 die stromabwärts gelegene Auspuffleitung 6 und einen (nicht gezeigten) Schalldämpfer auf. Die stromaufwärts gelegene Auspuffleitung 5 weist den ersten (Aufwärme-)Katalysator 9 und einen ersten Bypass 202 auf, der den ersten Katalysator 9 umgeht. Die stromabwärts Auspuffleitung 6 weist den zweiten Katalysator 10 und den zweiten Bypass 32 auf, der den mageren NOx-Katalysator 22 im zweiten Katalysator 10 umgeht.
Die stromaufwärts gelegene Auspuffleitung 5 ist im Bereich 7 in den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201, der den ersten Katalysator 9 einschließt, und den ersten Bypass 202 unterteilt, der den ersten Katalysator 9 umgeht. Die Kanäle 201 und 202 laufen im Bereich 8 zusammen. Das Auswahlventil 11 (im folgenden als erstes Ventil 11 bei dieser Ausführungsform genannt) ist im Bereich 7 derart angeordnet, daß es die Auspuffgasmenge steuert, die in den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 oder den ersten Bypass 202 einzuführen ist. Das erste Auswahlventil 11 wird durch die ECU 3'' über das Schaltventil 15 gesteuert, wie unter Bezugnahme auf die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben. Ist das Verhältnis des Schaltventils 15 unterhalb des vorbestimmten Wertes, wird der Ventilkörper 111 des ersten Auswahlventils 11 von der Rückführfeder 143 dazu gedrängt, sich in die erste Position P1 zu bewegen (durch die durchgezogene Linie in Figur 13 gezeigt), wo das erste Auswahlventil 11 den ersten Bypass 202 öffnet und den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 verschließt.
Ist im Gegensatz dazu das Verhältnis des Schaltventils 15 oberhalb des vorbestimmten Wertes, folgt der Ventilkörper 111 der Betätigung der Membran 142 entgegen der Rückführfeder 143 und bewegt sich in einer Richtung, um den ersten Bypass 202 zu verschließen und den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen. übersteigt anschließend das Verhältnis des Schaltventils 15 den vollständig geöffneten Wert, erreicht das erste Auswahiventil 11 die zweite Position P2 (durch die Strich-Zweipunkt-Linie in Figur 13 gezeigt), wodurch der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geöffnet und der erste Bypass 202 geschlossen wird.
Der Ventilöffnungssensor 19 ist in der Nähe der Verbindungseinrichtung 17 angeordnet und versorgt einen (nicht gezeigten) Analog/Digitalkonverter mit einer analogen Ausgabe, welche die Position des ersten Auswahlventils 11 angibt. Der Analog/Digitalkonverter beliefert die ECU3'' mit einer digitalen Ausgabe.
Der erste (Aufwärm)Katalysator 9 ist ein bekannter Dreiwegkatalysator. Alternativ kann ein Oxidationskatalysator als erster Katalysator anstelle des Dreiwegkatalysators verwendet werden. In einem derartigen Fall ist ein Palladium(Pd)Katalysator üblich, der eine niedrige Aufwärmtemperatur aufweist.
Die stromabwärts gelegene Auspuffleitung 6 umfaßt den zweiten Katalysator 10, der den mageren NOx-Katalysator 22 und den Dreiwegkatalysator 23 aufweist, die längs des Auspuffwegs 2 angeordnet sind, sowie den zweiten Bypass 32, welcher den mageren NOx-Katalysator 22 umgeht. Der magere NOx-Katalysator 22 und der Dreiwegkatalysator 23 sind in zylindrischen Gehäusen 21 bzw. 33 aufgenommen, die längs der stromabwärts gelegenen Auspuffleitung 6 miteinander gekoppelt sind. Alternativ können diese Katalysatoren 22 und 23 in einem (nicht gezeigten) einzigen Gehäuse aufgenommen sein, um kompakt zu sein.
Der zweite Bypass 32 zweigt vom Auspuffkanal 2 im Bereich 34 ab und läuft mit dem Auspuffkanal 2 im Bereich 35 (stromaufwärts des Dreiwegkatalysators 23) zusammen. Der zweite Bypass 32 weist in seiner Mitte ein zweites Auswahiventil 27 auf. Das zweite Auswahiventil 27 öffnet und schließt den zweiten Bypass 32. Ein Ventilkörper 271 des zweiten Auswahlventils 27 ist ein Flügelventil, mit dem eine Verbindungseinrichtung 29 einer Luftbetätigungseinrichtung 26 durch einen Stift über einen Hebel 30 gekoppelt ist, der einstückig mit dem Flügelventil ausgebildet ist.
Die Luftbetätigungseinrichtung 26 ist ähnlich zu der in Figur 1 gezeigten Luftbetätigungseinrichtung 14 und weist eine Membran 36 auf, mit der ein Ende der Verbindungseinrichtung 29 gekoppelt ist, eine Negativdruckkammer 28, der die Membran 36 gegenüberliegt, sowie eine Rückführfeder 37 zum Drücken der Membran 36. Die Negativdruckkammer 28 steht über ein Ein/Ausventil 31 mit dem Lufteinlaßkanal 16 stromabwärts des Drosselventus 18 in Verbindung. Ein Ventilöffnungssensor 38 ist in der Nähe der Verbindungseinrichtung 29 angeordnet und versorgt einen (nicht gezeigten) Analog/Digitalkonverter mit einer analogen Ausgabe, welche die Position des zweiten Auswahlventils angibt. Der Analog/Digitalkonverter liefert eine digitale Ausgabe zur ECU 3''.
Das Ein/Ausventil 13 wird von der ECU 3'' ein- und ausgeschaltet. Ist es ausgeschaltet, gibt das Ventil 31 die Negativdruckkammer 28 zur Atmosphäre hin frei. Andernfalls erhöht das Ein/Ausventil 31 den Druck in der Negativdruckkammer 28. In anderen Worten, ist das Ein/Ausventil 31 eingeschaltet, schließt das zweite Auswahlventil 27 den zweiten Bypass 202 vollständig (durch die durchgezogene Linie in Figur 13 gezeigt) und bleibt in der ersten Position Q1, so daß das Auspuffgas in den mageren NOx-Katalysator 22 eingeführt werden kann. Andernfalls wird das zweite Auswahlventil 27 in der zweiten Position Q2 gehalten, um den zweiten Bypass 202 vollständig zu öffnen, so daß das Auspuffgas direkt in den Dreiwegkatalysator 23 eingeleitet werden kann, ohne durch den mageren NOx-Katalysator 22 hindurchgeführt zu werden.
Der magere NOx-Katalysator 22 kann NOx bei Vorhandensein von überschüssigem Sauerstoff (in der mageren Luft/Kraftstoffmischung) reduzieren und legt ein hohes NOx-Reinigungsverhältnis (ηNOx) an den Tag, während das HC/CO- Verhältnis oberhalb des vorbestimmten Wertes ist. Insbesondere reduziert der magere NOx-Katalysator 22 NOx durch Verwendung von HC als Reduktionsmittel, wenn das Auspuffgas ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis hat und heiß genug ist, um den mageren NOx-Katalysator 22 zu aktivieren, so daß ein ungiftiges Gas abgegeben wird.
Der Dreiwegkatalysator 23 ist wesentlich größer als der erste Katalysator 9 und enthält eine übliche katalytische aktive Substanz, die Sauerstoff in der stöchiometrischen Luft/Kraftstoffmischung reduzieren kann. Der zweite Katalysator 10, welcher den mageren NOx-Katalysator 22 und den Dreiwegkatalysator 23 umfaßt, kann das Auspuffgas auf effektive Weise reinigen.
Wie in Figur 14(a) gezeigt, ist die Länge L2 zwischen dem ersten Katalysator 9 und dem zweiten Katalysator 10 größer als die Länge L1 zwischen der Verbrennungskammer 101 des Motors und dem ersten Katalysator 9, wodurch die Leistung des ersten Katalysators 9 verbessert und der magere NOx-Katalysator 22 dauerhafter gemacht wird.
Die ECU 3'' besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer und dient als Regelungseinheit, die den Luftbetätigungseinrichtungen 14 und 26 Signale sendet, welche die Positionen des ersten und zweiten Auswahlventils 11 und 27 in Reaktion auf Betriebszustandsdaten des Motors E angeben.
Die ECU 3'' hat nicht nur einen Zugang zum Ventil öffnungssensor 19, sondern auch zu Sensoren, wie beispielsweise dem linearen Luft/Kraftstoffverhältnissensor 40 zum Erfassen des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Auspuffgases, dem zweiten Katalysatortemperatursensor 25, dem Wassertemperatursensor 26, der mit dem Motorkörper 1 verbunden ist, und dem Motorgeschwindigkeitssensor 27, und empfängt von diesen Sensoren verschiedene erfaßte Signale.
Der Betrieb des Abgasemissionsregelsystems von Figur 13 wird unter Bezugnahme auf das Steuerprogramm der ECU 3'' (in den Figuren 16 und 17 gezeigt) und die Wartezeitberechnungszudrdnung von Figur 3 beschrieben. Wird der Zündschlüssel auf "Ein" gedreht, startet die ECU 3'' die bekannte Hauptroutine und geht zum Auswahlventilsteuervorgang weiter.
Wie aus den Figuren 16 und 17 ersichtlich, liest die ECU 3'' Daten von verschiedenen Sensoren und speichert diese in spezifizierten Bereichen. Die ECU 3'' überprüft, ob eine Motorgeschwindigkeit Ne unterhalb des vorbestimmten Wertes Nel ist, der den Nichtbetrieb des Motors angibt. Ist die Motorgeschwindigkeit Ne unterhalb Nel, urteilt die ECU 3'', daß der Motor nicht läuft, und hält die Ausgabe für das Schaltventil 15 bei einem Verhältnis 0%, so daß das Auswahlventil 11 in die erste Position P1 bewegt wird, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu schließen. Danach wird das Schaltventil 15 geschlossen. Die Negativdruckkammer 28 wird zur Atmosphäre hin freigegeben, wodurch das erste Auswahlventil 11 in Position P1 gehalten wird. Zur gleichen Zeit sendet die ECU 3'' eine Ausgabe, das Ein/Ausventil 31 zu betätigen. Anschließend wird die Negativdruckkammer 28 weiter negativ unter Druck gesetzt, wodurch das zweite Auswahiventil 27 in die erste Position Q1 (bei "e" in Figur 15 gezeigt) bewegt wird.
In Schritt c5 wartet die ECU 3'', bis das erste und zweite Auswahlventil 11 und 27 die erste Position P1 bzw. Q1 erreichen. Wenn sie auf der Basis der Ausgaben von den Ventilöffnungssensoren 19 und 37 die Ankunft der Auswahiventile 11 und 27 an den Positionen P1 und Q1 findet, kehrt die ECU 3'' zurück. Erreichen die Auswahiventile 11 und 27 nicht ihre Bestimmungen in der Zeit T1 sendet die ECU 3'' in Schritt b7 die Ausgabe, welche einen Fehler angibt, und kehrt zurück.
Wird in Schritt c2 gefunden, daß der Motor läuft, geht die ECU 3'' zu Schritt c3 weiter, wo die ECU 3'' vom Wassertemperatursensor 26 eine Ausgabe liest, welche die Motortemperatur angibt. Anschließend überprüft die ECU3'', ob die Motortemperatur oberhalb des Wertes T2 liegt, der die Vollendung des Motoraufwärmens angibt. Ist die Motortemperatur unterhalb T2, geht die ECU 3'' zu Schritt c9 weiter. Andernfalls geht die ECU 3'' zu Schritt c8 weiter. In Schritt c9 liest die ECU 3'' eine relativ lange Wartezeit H1 von der Wartezeitberechnungszuordnung von Figur 3. Während der Wartezeit H1 geht die ECU 3'' zu Schritt cli, wo sie das erste Auswahiventil 11 in die zweite Position P2 bewegt, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen und den Bypass 202 zu schließen. Nach dem Verstreichen der Wartezeit H1 geht die ECU 3'' zu Schritt clo weiter.
In den Schritten c12 und c13 wartet die ECU 3'', bis das erste Auswahiventil 11 die zweite Position P2 erreicht, und erfaßt die Ankunft des ersten Auswahiventus 11 in der Position P2 gemäß der Ausgabe vom Ventilöffnungssensor 19. Anschließend geht die ECU 3'' zu Schritt c14 weiter. Erreicht das erste Auswahiventil 11 nicht die Position P2 in der Zeit Tl, geht die ECU 3'' zu Schritt c7 weiter, um eine Ausgabe auszugeben, welche einen Fehler angibt, und kehrt zurück.
Geht die ECU 3'' zu Schritt c8, nachdem gefunden wurde, daß die Motortemperatur oberhalb des Wertes T2 liegt, liest die ECU 3'' aus der Wartezeitberechnungszuordnung eine relativ kurze Wartezeit H2. Während der Wartezeit H2 geht die ECU 3'' zu Schritt c11, wo sie das erste Auswahiventil 11 in die zweite Position P2 bewegt, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen und den Bypass 202 zu schließen.
Nach dem Verstreichen der Zeit H2 geht die ECU 3'' zu Schritt c10 weiter, wo sie vom zweiten Katalysatortemperatursensor 25 die Abgastemperatur T3 im zweiten Katalysator 10 empfängt. Liegt die Abgastemperatur T3 unterhalb der aktiven Temperatur Tr des zweiten Katalysators 10, geht die ECU 3'' zu Schritt cls. Andernfalls geht die ECU 3'' zu Schritt c16.
In Schritt c15 berechnet die ECU 3'' einen Differentialwert ΔT (= ΔTn-1 - ΔTN) der Abgastemperatur T3 des zweiten Katalysators 10 und überprüft, ob ΔT oberhalb des Wertes ΔTα liegt, der einem Temperaturgradienten entspricht, welcher die aktive Temperatur Tf des ersten (Aufwärm-)Katalysators 9 angibt. Liegt ΔT unterhalb von ΔTα, geht die ECU 3'' zu Schritt c11 weiter, wo sie das erste Auswahiventil 11 in der zweiten Position P2 hält, um den stromaufwärts gelegenen Hauptkanal 201 zu öffnen und die Temperatur des ersten Katalysators 9 zu erhöhen. Ist andererseits ΔT oberhalb ΔTα, geht die ECU 3'' zu Schritt c19 weiter, wo sie das erste Auswahiventil 11 in die Zwischenposition P3 bewegt (beispielsweise bei "n" in Figur 15 gezeigt, wenn dieser Zustand im Zeitpunkt T1 während des Betriebs des Motors mit der stöchiometrischen Luft/Kraftstoffmischung erreicht wird), wodurch das Erwärmen des Bypasses 202 gestartet wird.
In der in Figur 13 gezeigten Ausführungsform wird das erste Auswahiventil 11 lediglich gemäß der Temperatur gesteuert, die vom zweiten Katalysatortemperatursensor 25 erfaßt wird. Alternativ ist es möglich, das erste Auswahiventil 11 in Reaktion auf die Ausgabe vom ersten Katalysatortemperatursensor zu steuern, der im ersten (Aufwärm-)Katalysator 9 angeordnet ist.
In den Schritten c20 und c21 wartet die ECU 3'', bis das erste Auswahiventil 11 in die Zwischenposition P3 gelangt, und kehrt zurück, nachdem sie vom Ventilöffnungssensor 19 eine Ausgabe erhalten hat, welche die Ankunft des ersten Auswahlventils 11 in der Position P3 angibt. Erreicht das erste Auswahiventil 11 die Position P3 in der Zeit T1, geht die ECU 3'' zu Schritt c7, sendet eine Ausgabe, welche einen Fehler angibt und kehrt zurück.
Wird in Schritt clo gefunden, daß die zweite Katalysatortemperatur T3 oberhalb seiner aktiven Temperatur Tr liegt, geht die ECU 3'' zu Schritt c16, wo sie das erste Auswahlventil 11 in die erste Position P1 bewegt, die durch eine Strich-Zweipunkt-Linie m in Figur 15 gezeigt ist. In den Schritten c17 und c18 wartet die ECU 3'', bis das erste Auswahlventil 11 zur Position P1 gelangt. Bei Erfassen der Ankunft des ersten Auswahiventus 11 in der Position P auf der Basis der Ausgabe des Ventilöffnungssensors 19 geht die ECU 3'' zu Schritt c22 weiter. Erreicht das erste Auswahlventil 11 nicht die Position P1 in der Zeit T1, geht die ECU 3'' zu Schritt c7 weiter, um die Ausgabe, welche einen Fehler angibt, zu senden, und kehrt zurück.
In Schritt c22 empfängt die ECU 3'' die Luft/Kraftstoffverhältnisinformationen vom linearen Luft/Kraftstoffverhältnissensor 40 und überprüft, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis auf der mageren Seite liegt. Liegt das Luft/- Kraftstoffverhältnis auf der mageren Seite, geht die ECU 3'' zu Schritt c23. Wird das Luft/Kraftstoffverhältnis zur stöchiometrischen oder fetten Seite hin geändert (beispielsweise im Zeitpunkt T2, der in Figur 15 gezeigt ist), geht die ECU 3'' zu Schritt c24 weiter, wo sie das zweite Auswahlventil 27 in der zweiten Position Q2 hält, um den zweiten Bypass 32 zu öffnen, und geht zu den Schritten c25 und c26 weiter. Anschließend wartet die ECU3'', bis das zweite Auswahiventil 27 die zweite Position Q2 erreicht, und kehrt zurück, nachdem sie die Ankunft des zweiten Auswahlventils 27 in der Position Q2 gemäß der Ausgabe des Ventilöffnungssensors 19 erfaßt. Erreicht das zweite Auswahiventil 27 nicht die Position Q in der Zeit T1, geht die ECU 3'' zu Schritt c7, wo sie die Ausgabe sendet, welche einen Fehler angibt, und kehrt zurück. Das zweite Auswahlventil 27 wird in der zweiten Position Q2 gehalten, um zu verhindern, daß Abgas in den mageren NOx-Katalysator 22 strömt, wenn der Motor mit einer stöchiometrischen oder fetten Luft/Kraftstoffmischung betrieben wird, wodurch der magere NOx- Katalysator 22 dauerhafter gemacht wird.
Findet die ECU 3'' in Schritt c22, daß der Motor mit der mageren Luft/Kraftstoffmischung läuft und geht sie zu Schritt c23, empfängt die ECU 3'' vom zweiten Katalysatortemperatursensor 25 die Abgastemperatur im mageren NOx-Katalysator 22. Die ECU 3'' urteilt, daß die Abgastemperatur oberhalb des vorbestimmten Wertes ist, der für den zweiten Katalysator erlaubt ist, d.h. TMAX, welcher den höchsten Temperaturwert angibt. Ist die Abgastemperatur oberhalb TMAX, geht die ECU 3'' zu Schritt c24 weiter, wo sie den zweiten Bypass 32 öffnet (durch die Strich-Zweipunkt-Linie b in Figur 15 gezeigt), um zu verhindern, daß der magere NOx-Katalysator 22 von einer hohen Temperatur beschädigt wird. Andernfalls geht die ECU 3'' zu Schritt c14 weiter, wo sie das zweite Auswahlventil 27 in die erste Position Q1 bewegt, um den zweiten Bypass 32 zu schließen und ein mageres Auspuffgas dem mageren NOx-Katalysator 22 zuzuführen. Danach geht die ECU 3'' zu den Schritten c27 und c28 weiter, wo sie wartet, bis das zweite Auswahiventil 27 die erste Position Q1 erreicht, und kehrt zurück, nachdem die Ankunft des zweiten Auswahlventils 27 gemäß der Ausgabe vom Ventilöffnungssensor 19 erfaßt wurde. Erreicht das zweite Auswahiventil 27 nicht die erste Position Q1 in der Zeit T1, geht die ECU 3'' zu Schritt c7, sendet die Ausgabe, welche einen Fehler angibt und kehrt zurück.
Soweit beschrieben, wird das erste Auswahlventil 11, wenn der Motor mit der mageren Luft/Kraftstoffmischung betrieben wird, in Schritt c16 in die erste Position P1 bewegt, so daß der erste (Aufwärm-)Katalysator 9 kein HC verbraucht und der zweite Bypass 32 geschlossen ist, um das Abgas direkt in den mageren NOx-Katalysator 22 aus der Verbrennungskammer 101 einzuführen. Daher kann der magere NOx-Katalysator 22 auf effektive Weise NOx reinigen, ohne daß der magere NOx-Katalysator 22 überhitzt wird, d.h. daß die Abgastemperatur unterhalb TMAX ist. In Figur 15 repräsentiert die durchgezogene Linie den Zustand, in dem das erste und zweite Auswahlventil 11 und 27 zum Zeitpunkt T3 in den ersten Positionen P1 bzw. Q1 gehalten werden.
Bei dieser Ausführungsform wird, wenn der Motor nicht betrieben wird, das erste Auswahlventil 11 in der ersten Position P1 gehalten, und das zweite Auswahlventil 27 wird in der ersten Position Q1 gehalten. Unter dieser Bedingung strömt kein Auspuffgas zum Aufwärmkatalysator 9. Auch wenn das Auswahlventil 11 in der Position P1 eine lange Zeit gehalten wird und an der Innenwand der Auspuffleitung anhaf tet, wird der erste Bypass 202 geöffnet, um HC in den mageren NOx-Katalysator 22 einzuführen. Der magere NOx-Katalysator 22 kann daher zuverlässig NOx reinigen. Ferner bleibt der stromaufwärts gelegene Hauptkanal 201 geschlossen, um zu verhindern, daß der Aufwärmkatalysator 9 durch Hitze beschädigt wird. Das erste Auswahlventil 11 ist derart gestaltet, daß es im Fehlerfall in der Position P1 gehalten wird, so daß das Abgasemissionsregelsystem in gewöhnlicher Weise funktionieren kann. Das zweite Auswahlventil 27 von Figur 13 wird in die erste Position Q1 bewegt, wenn das Ein/Ausventil 31 betätigt wird. Alternativ kann das zweite Auswahlventil 27 in die erste Position Q1 bewegt werden, wenn das Ein/Ausventil 31 freigegeben wird. Da in diesem Fall während des Nichtbetriebs des Motors der erste Bypass 202 geöffnet und der zweite Bypass 32 geschlossen ist, kann der magere NOx-Katalysator 32 seine zuverlässige Leistung beibehalten, auch während die Ventile 11 und 27 in den Positionen P1 bzw. Q1 gehalten werden. Das Abgasemissionsregelsystem kann daher in gewöhnlicher Weise funktionieren.
In der in den Figuren 13 und 14(a) gezeigten Ausführungsform ist das erste Auswahlventil 11 im Bereich 7 der stromaufwärts gelegenen Auspuffleitung 5 und das zweite Auswahlventil 27 in der Mitte des zweiten Bypasses 32 angeordnet. Alternativ kann das erste Auswahlventil 11 im konvergierenden Bereich 8 und das zweite Auswahlventil im konvergierenden Bereich 35 des zweiten Bypasses 32 angeordnet sein. Dieser Aufbau und diese Anordnung (eine siebte Ausführungsform) kann einen ähnlichen Vorteil und eine ähnliche Wirksamkeit wie diejenige sicherstellen, der (die) von dem in Figur 13 gezeigten Abgasemissionsregelsystem erreicht wird.
Bei dieser siebten Ausführungsform ist es möglich, das erste Auswahlventil 11 in Reaktion auf die während der Aufwärmzeit des Motors verstrichene Zeit zur ersten, dazwischenliegenden oder zweiten Position P1, P3 oder P2 hin zu steuern. In diesem Fall kann das Abgasemissionsregelsystem das Auspuffgas frühzeitig reinigen und ist genauso wirksam wie das System von Figur 13, nachdem sich der Motor aufgewärmt hat. Ferner kann das erste Auswahlventil 11 gemäß der nach der Motorinbetriebnahme verstrichenen Zeit und gemäß der Temperatur des zweiten Katalysators gesteuert werden. Obwohl das zweite Auswahlventil 27 gemäß dem Luft/Kraftstoffverhältnis und der Temperatur des zweiten Katalysators gesteuert wird, kann es lediglich gemäß dem Luft/Kraftstoffverhältnis gesteuert werden. Zusätzlich kann das zweite Auswahlventil 27 gemäß der Temperatur des Auspuffgases in der Nähe des zweiten Katalysators gesteuert werden.
Im Abgasemissionsregelsystem von Figur 13 steuert das erste Auswahlventil die Abgasmenge zum ersten Bypass oder zum ersten Katalysator, während das zweite Auswahlventil 27 die Abgasmenge zum zweiten Bypass oder zum mageren NOx-Katalysator steuert. Es ist daher möglich, die Abgasmenge zum mageren NOx-Katalysator in Reaktion auf die Betriebszustandsdaten des Motors zu regulieren. Der magere NOx-Katalysator im zweiten Katalysator kann lange Zeit effizient funktionieren.

Claims

1. Abgasemissionsregelsystem, welches umfaßt: einen ersten Katalysator (9) zum Reinigen eines Abgases in einem Anfangsstadium des Betriebs des Motors (E), wobei der erste Katalysator (9) in einem Abgasweg (2) in der Nähe eines Verbrennungsmotors angeordnet ist,

einen zweiten Katalysataor (10), der stromabwärts des ersten Katalysators (9) angeordnet ist, wobei der zweite Katalysator (10) einen mageren NOx-Katalysator zum Reinigen von Stickstoff oder Oxiden in einem mageren Auspuffgas enthält,

einen ersten Bypass (202), welcher den ersten Katalysator (9) umgeht und mit dem Abgasweg (2) stromaufwärts des zweiten Katalysators (10) zusammenläuft,

ein erstes Auswahlventil (11) zum Steuern der Abgasmenge, die in den ersten Bypass (202) und den ersten Katalysator (9) einzuführen ist,

und eine Steuereinrichtung (3)1 um das erste Auswahlventil (11) mit Signalen zu versorgen, welche Positionen des ersten Auswahlventils angeben, dadurch gekennzeichnet, daß

der erste Katalysator (9) einen Oxidationskatalysator oder einen Dreiwegkatalysator aufweist und die Steuereinrichtung (3) eine Beurteilungs-einrichtung für ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis aufweist und das erste Auswahlventil (11) zu einer Position hin steuert, um den ersten Bypass (202) zu öffnen, wenn die Beurteilungseinrichtung für das magere Luft/- Kraftstoffverhältnis erkennt, daß der Motor (E) mit einer mageren Luft/Kraftstoffmischung läuft.

2. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 1, wobei der zweite Katalysator (10) den mageren (NOx) -Katalysator und einen Dreiwegkatalysator aufweist, die längs der Strömungsrichtung des Auspuffgases angeordnet sind -

3. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (3) eine Beurteilungseinrichtung für den Nichtbetrieb des Motors (E) aufweist und das erste Auswahlventil (11) zu einer Position hin steuert, um den ersten Bypass zu öffnen, wenn üie Beurteilungseinrichtung für den Nichtbetrieb des Motors (E) urteilt, daß der Motor (E) nicht läuft.

4. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (3) eine Beurteilungseinrichtung für die Vollendung des Aufwärmens des Motors (E) aufweist und das erste Auswahlventil (11) zu einer Position hin steuert, um den ersten Bypass (202) zu schließen, wenn die Beurteilungseinrichtung für die Vollendung des Aufwärmens des Motors (E) urteilt, daß der Motor (E) nicht aufgewärmt ist.

5. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (3) eine Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des ersten Katalysators und eine Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des zweiten Katalysators aufweist und das erste Auswahlventil (11) zu einer Zwischenposition hin steuert, wenn die Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des ersten Katalysators eine Betätigung des ersten Katalysators (9) erkennt und wenn die Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des zweiten Katalysators (10) keine Betätigung des zweiten Katalysators (10) erkennt.

6. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 5, wobei die Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des ersten Katalysators (9) die Betätigung des ersten Katalysators.

(9) gemäß einer Temperatur des ersten Katalysators (9) oder einer Temperatur des Auspuffgases um den ersten Katalysator (9) herum beurteilt, die von einem ersten Katalysatortemperatursensor (24) erfaßt wird, und die Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des zweiten Katalysators die Betätigung des zweiten Katalysators (10) gemäß einer Temperatur des zweiten Katalysators (10) oder einer Temperatur des - Auspuffgases um den zweiten Katalysator (10) herum beurteilt, die von einem zweiten Katalysatortemperatursensor (25) erfaßt wird.

7. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 5, wobei die Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des zweiten Katalysators (10) die Betätigung des zweiten Katalysators (10) gemäß einer Temperatur des zweiten Katalysators (10) oder einer Temperatur des Auspuffgases um den zweiten Katalysator (10) herum beurteilt, der von dem zweiten Katalysatortemperatursensor (25) erfaßt wird, und die Beurteilungseinrichtung für die Betätigung des ersten Katalysators die Betätigung des ersten Katalysators (9) gemäß einem Differentialwert eines Temperaturwertes beurteilt, der vom zweiten Katalysatortemperatursensor (25) erfaßt wird.

8. Abgasemissionsregelsys.tem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (3) das erste Auswahlventil (11) gemäß der nach dem Betrieb des Motors (E) verstrichenen Zeit steuert.

9. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 1, welches ferner einen zweiten Bypass (32) aufweist, der den mageren NOx-Katalysator im zweiten Katalysator (10) umgeht und mit dem Abgasweg (2) zusammenläuft, und ein zweites Auswahlventil zum Steuern der in den zweiten Bypass oder den mageren NOx-Katalysator einzuführenden Abgasmenge, wobei die Steuereinrichtung die Positionen des ersten (11) und zweiten Auswahlventils steuert.

10. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung (3) eine Beurteilungseinrichtung für ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis aufweist, das zweite Auswahlventil zu einer Position hin steuert, um den zweiten Bypass zu schließen, wenn die Beurteilungseinrichtung für das magere Luft/Kraftstoffverhältnis erkennt, daß der Motor (E) mit einer mageren Luft/Kraftstoffmischung betrieben wird.

11. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung (3) eine Beurteilungseinrichtung für den Nichtbetrieb des Motors (E) aufweist, das erste Auswahlventil (11) in eine Posityon zum Öffnen des ersten Bypasses (202) steuert und das zweite Auswahlventil in eine Position zum Schließen des zweiten Bypasses steuert, wenn die Beurteilungseinrichtung für den Nichtbetrieb des Motors auf den Nichtbetrieb des Motors erkennt.

12. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung (3) einen zweiten Katalysatortemperatursensor (25) zum Erfassen einer Temperatur des mageren NOx-Katalysators oder einer Abgastemperatur um den mageren NOx-Katalysator herum aufweist und das zweite Auswahlventil in eine Position zum Öffnen des zweiten Bypasses steuert, wenn eine vom zweiten Katalysatortemperatursensor (25) erfaßte Temperatur oberhalb eines varbestimmten Wertes ist.

13. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 1, wobei das erste Auswahlventil (11) stromaufwärts des ersten Katalysators (9) angeordnet ist.

14. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 1, welches ferner umfaßt: eine Luftbetätigungseinrichtung (14), welche das erste Auswahlventil (11) treibt und die Luftbetätigungseinrichtung (15) umfaßt, welche eine Negativdruckkammer (141), eine mit dem ersten Auswahlventil gekoppelte Membran (142) und eine Rückführf eder (143) zum Drücken auf die Membran (142) aufweist, sowie ein Ventil, das einen Negativdruck in der Negativdruckkammer (141) steigert, den ersten Bypass (202) gegen die Kraft der Rückführfeder (143) schließt und die Zufuhr des Negativdrucks in Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuereinrichtung (3) steuert.

15. Abgasemissionsregelsystem nach Anspruch 14, wobei das Ventil (11) die Negativdruckkammer (141) zur Atmosphäre hin freigibt, wenn der Motor (E) nicht läuft oder wenn kein Steuersignal ankommt, und das erste Auswahlventil 11 den ersten Bypass (202) mittels der Kraft der Rückführfeder (143) öffnet.