Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren bekannt mit Abgassyste- men, die zumindest einen motornahen Vorkatalysator und zumindest einen stromab angeordneten Hauptkatalysator umfassen. Zur Kontrolle der Abgaszusammen- setzung ist üblicherweise stromauf des Vorkatalysators eine Lambdasonde und stromab des Hauptkatalysators eine weitere Lambdasonde oder ein NOx-Sensor mit Sauerstoffmessvorrichtung angeordnet.

Üblicherweise wird eine Breitband-Lambdasonde vor dem Vorkatalysator und eine Sprungantwort-Lambdasonde hinter dem Hauptkatalysator verbaut. Mit einer derar- tigen Sondenkonfiguration ist eine Gemischkontrolle und-regelung derart möglich, dass über die vordere Sonde eine Abweichung der Ist-Gemischzusammensetzung von einer Soll-Gemischzusammensetzung detektiert wird und die erkannte Ab- weichung in einen Regeleingriff einer Gemischvorsteuerung umgerechnet wird. Die vordere Sonde ist dabei vergleichsweise nahe an dem Verbrennungsmotor ange- ordnet, so dass Abweichungen von der Soll-Zusammensetzung schnell erkannt und ausgeregelt werden können. Für eine Feinregelung wird das Signal der stromab des Hauptkatalysators angeordneten weiteren Lambdasonde bzw. des NOx-Sensors mit Sauerstoffmessvorrichtung herangezogen. Insbesondere erfolgt eine genaue Ka- librierung des Lambda = 1-Punktes der vorderen Sonde durch das Signal der hinte- ren Sonde im Lambda = 1-Betrieb. Die Regelabweichung zum Erzielen eines Soll- Lambdawertes wird in die Regelung der Gemischabweichung über die vordere Sonde mit eingerechnet.

Nachteilig bei der üblichen Sondenkonfiguration ist, dass die stromauf des Vorkata- lysators motornah angeordnete Sonde einer hohen thermischen und mechanischen Belastung durch hohe Abgastemperaturen sowie durch pulsierende Abgasströ- mungen ausgesetzt ist. Die Abgasströmung führt darüber hinaus zu Ungenauig- keiten bei der Messung der gemischten Abgaszusammensetzung aller Motorzylin- der, so dass ein erhöhter Aufwand bei der Positionierung der Sonde stromauf des Vorkatalysators erforderlich ist. Da sich die Strömungsverhältnisse stromauf des Vorkatalysators abhängig vom Abgasmassenstrom und der Abgastemperatur ein- stellen, handelt es sich darüber hinaus hierbei auch nur um eine Kompromissaus- legung.

Eine separate Vorkatalysatordiagnose ist mit der beschriebenen Sondenkonfigura- tion gemäß dem Stand der Technik und der üblichen Methode der Messung der Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) des Vorkatalysators nicht möglich, da die Sauer- stoffspeicherfähigkeit des Gesamtsystems getestet wird. Für eine differenzierte Diagnose des Abgassystems einschließlich einer separaten Vorkatalysatordi- agnose, wie sie zur Erfüllung scharfer Abgasgrenzwerte erforderlich ist, ist gemäß Stand der Technik eine zusätzliche Lambdasonde zwischen Vor-und Hauptkataly- sator mit der Folge erhöhter Kosten und höherem Applikationsaufwand notwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verbrennungs- motors mit einem zumindest eine Vorkatalysatoreinrichtung und zumindest eine stromab der Vorkatalysatoreinrichtung angeordneten Hauptkatalysatoreinrichtung aufweisenden Abgassystem, wobei eine Gemischregelung in Abhängigkeit von einem Signal eines im Abgas angeordneten Sauerstoffsensors erfolgt, bei dem die sondenanordnungsspezifischen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Verbrennungsmotors zu schaffen. Erfindungsgemäß werden die gestellten Aufgaben durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein erster Sauerstoffsensor beispielsweise stromab des relativ zum Verbrennungsmotor ersten Vorkatalysators und stromauf des Hauptkatalysa- tors angeordnet, dessen Signal der Kraftstoffregelungsvorrichtung zur Gemisch- regelung zugeführt wird. Eine derartige Einbauposition des ersten Sauerstoffsensors ergibt signifikante Vorteile gegenüber der konventionellen Sensoranordnung. Für das durchmischte Abgas aller Zylinder ist eine verbesserte Sondenanströmung sichergestellt. Ferner ist eine geringere effektive Querempfindlichkeit des Sauer- stoffsensors gegen Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff und Ammoniak aufgrund einer stromab des Vorkatalysators geringeren Schadstoffkonzentration zu vermerken. Die Schadstoffumsetzung auf dem Vorkatalysator führt zwar zu einer Temperaturerhö- hung von Katalysator und Abgas, da das Abgassystem zumindest in diesem Bereich jedoch nicht adiabat ist, wird die zusätzlich erzeugte Energie zumindest teilweise wieder abgeführt, so dass insgesamt mit einer höchstens vergleichbar hohen ther- mischen Belastung gegenüber einer Anordnung des Sauerstoffsensors stromauf des Vorkatalysators zu rechnen ist.

Erfindungsgemäß wird ferner das Abgassystem zur Einhaltung vorgegebener Schadstoffemissionen gesteuert oder geregelt in Abhängigkeit von dem Signal eines stromab der Vorkatalysatoreinrichtung angeordneten Sensors, vorzugsweise eines Sauerstoff-oder NOx-Sensors. Gegenüber der herkömmlichen Sensor-Konfigura- tion, bei der der erste Sauerstoffsensor stromauf des ersten Vorkatalysators ange- ordnet ist, wird bei der erfindungsgemäßen Sondenkonfiguration eine verbesserte Sondenanströmung und geringere Querempfindlichkeit des ersten Sauerstoffsen- sors und damit eine höhere Funktionssicherheit des Abgassystems erreicht.

Ferner wird erfindungsgemäß zur separaten Ermittlung eines Schädigungszustan- des der Vorkatalysatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal des ersten Sauerstoffsensors eine Sauerstoffspeicherfähigkeit der Vorkatalysatoreinrichtung ermittelt, wobei der Wert einer stromauf der Vorkatalysatoreinrichtung berechneten Sauerstoffkonzentration herangezogen wird. Neben den bereits erwähnten, aus der Einbaulage des ersten Sauerstoffsensors stromab der Vorkatalysatoreinrichtung resultierenden Vorteilen besteht ein entscheidender Vorteil in der Möglichkeit, den Schädigungszustand der Vorkatalysatoreinrichtung ohne Einbau eines zusätzlichen zweiten Sensors separat zu ermitteln.

Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass zur Ermittlung einer Sauerstoff- speicherfähigkeit der Vorkatalysatoreinrichtung stromauf des Vorkatalysators eine vorgegebene Lambdawert-Anregung im Abgas erfolgt und eine zugehörige Reaktion stromab des Vorkatalysators mittels des ersten Sauerstoffsensors erfasst wird.

Gegenüber der aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 43 389 17 A 1, bekannten Methode zur Ermittlung der Sauerstoffspeicherfähigkeit eines Katalysa- tors erfolgt die Lambdawert-Anregung im Abgas erfindungsgemäß nicht geregelt, sondern gesteuert, so dass auf einen zusätzlichen Sauerstoffsensor stromauf der Vorkatalysatoreinrichtung verzichtet werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den zuge- hörigen Patentansprüchen-für sich oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigen : Figur 1 eine Darstellung von Sensorkonfigurationen in Abgassystemen Figur 2 eine Prinzipdarstellung der aus dem Stand der Technik bekannten Führungsregefung Figur 3 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Führungsregelung Figur 4 eine Darstellung der Gemischregelung gemäß dem Stand der Tech- nik bei einer stromauf eines Vorkatalysators angeordneten Lambda- sonde Figur 5 eine Darstellung einer Gemischregelung bei einer stromab eines Vor- katalysators angeordneten Lambdasonde Figur 6 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Gemischregelung Figur 7 eine Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Gemischrege- lung mit einem vorzeitigen Magerdurchbruch stromab eines Vorkata- lysators Figur 8 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Gemischregelung mit einer verlängerten Fettphase stromab eines Vorkatalysators Figur 9 eine Darstellung einer Lambdawert-Anregung und einer zugeordne- ten Lambda-Reaktion zur erfindungsgemäßen Ermittlung einer Sauerstoffspeicherfähigkeit Figur 10 eine Darstellung einer weiteren Lambdawert-Anregung und einer zugeordneten Lambda-Reaktion Figur 11 eine Darstellung einer weiteren Lambdawert-Anregung und einer zugeordneten Lambda-Reaktion Figur 12 eine Darstellung von aus dem Stand der Technik bekannten Sensor- konfigurationen für zweiflutige Abgassysteme Figur 13 eine Darstellung von erfindungsgemäßen Sensorkonfigurationen für zweiflutige Abgassysteme.

Die in Figur 1 gegebene Darstellung von Sensorkonfigurationen in Abgassystemen zeigt für Sensor-Konfigurationen A, B und C jeweils einen Verbrennungsmotor 1, 1A, 1B mit einem nachgeschalteten Abgassystem 2,2A, 2B, welches einen Vorka- talysator 3,3A, 3B und einen Hauptkatalysator 4,4A, 4B umfasst.

Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Konfiguration A ist ein erster Sauer- stoffsensor 5A stromauf das Vorkatalysators 3A und ein zweiter Sensor 6A, bei- spielsweise ein Sauerstoffsensor oder ein NOx-Sensor, stromab des Hauptkata- lysators angeordnet. Bei der Konfiguration B der Figur 1 ist zur Durchführung einer separaten Diagnose des Vorkatalysators 3B ein weiterer Sauerstoffsensor 7B stromab des Vorkatalysators 3B angeordnet.

Bei der Konfiguration C ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor 1 mit einem Abgassystem 2 dargestellt, bei dem ein erster Sauerstoffsensor 5 stromab der Vor- katalysatoreinrichtung 3 angeordnet ist. Bei dem Verbrennungsmotor 1 handelt es sich vorzugsweise um einen direkt einspritzenden Otto-Motor oder einen Diesel- Motor. Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor 1 schichtladefähig. Die Vorkataly- satoreinrichtung 3 ist als 3-Wege-Katalysator oder als Oxidationskatalysator ausge- bildet und kann auch mehrere Einzelkatalysatoren umfassen. Der erfindungsgemäß stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 angeordnete erste Sauerstoffsensor 5 ist vorzugsweise eine Breitband-Lambdasonde, die eine relativ schnelle, aber im all- gemeinen nur grobe Erfassung der Sauerstoffkonzentration bzw. des Lambdawertes des Abgases ermöglicht.

Die stromab des Sauerstoffsensors 5 angeordnete Hauptkatalysatoreinrichtung 4 kann ein 3-Wege-Katalysator, ein NOx-Speicherkatalysator oder ein Oxidationska- talysator sein und kann auch mehrere Einzelkatalysatoren umfassen. Der stromab de Hauptkatalysatoreinrichtung 4 angeordnete Sensor 6 ist vorzugsweise als Sprungantwort-Lambdasonde, als NOx-Sensor mit Sauerstoffmessreinrichtung oder als Multifunktionssensor ausgebildet.

Die Einbaulage des Sauerstoffsensors 5 stromauf des Vorkatalysators hat einige Nachteile zur Folge, wie bereits oben ausgeführt wurde.

Die Konfiguration C der Figur 1 weist eine gegenüber dem Stand der Technik opti- mierte Einbaulage der ersten Sauerstoffsonde auf, die dort geringeren Belastungen unterliegt und darüber hinaus in relativ einfacher Weise eine separate Ermittlung eines Schädigungszustandes der Vorkatalysatoreinrichtung erlaubt. Für einen opti- mierten Betrieb des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors ist es jedoch ange- zeigt zu berücksichtigen, dass der veränderte Einbauort des ersten Sauerstoffsen- sors stromab der Vorkatalysatoreinrichtung eine höhere Abgaslauflänge zur Folge hat und damit eine möglicherweise zu große Trägheit der Regelstrecke der Ge- mischregelung bedingt.

In Figur 2 ist hierzu eine der Sensorkonfiguration 1A entsprechende Prinzipdarstel- lung der aus dem Stand der Technik bekannten Führungsregelung abgebildet. Das Signal des Sauerstoffsensors 5A, bevorzugt eine Breitband-Lambdasonde, wird zur Erkennung von Abweichungen eines Ist-Lambdawerts von einem durch eine Kraft- stoffregelungsvorrichtung 11 vorgegebenen Soll-Lambdawert eingesetzt.

Da baubedingt derartige Breitbandsonden zwar relativ schnell reagieren, aber auch relativ hohe Fehlerabweichungen aufweisen und insbesondere eine genaue Erken- nung des Lambda = 1-Punktes schwierig ist, erfolgt eine Korrektur des Regelein- griffs des Sauerstoffsensors 5A um den Betrag des stromab der Hauptkatalysator- einrichtung 4A angeordneten Sensors 6A. Um den Lambda = 1-Punkt herum kann insbesondere mit einer Sprungantwort-Sonde eine Genauigkeit im Promillebereich erreicht werden. Das um den Betrag der Sprungantwortsonde korrigierte Signal wird einem Steuergerät 8 zugeführt, welches insbesondere Einspritzventile 9 und/oder eine Drosselklappe 10 steuert. Da die Abgaslauflänge bei der zum ersten Regel- kreis gehörenden Regeistrecke gering ist, kann eine schnelle, stabile Regelung mit geringem Aufwand erreicht werden. Zur Steuerung oder Regelung des Abgas- systems umfasst das Steuergerät 8 eine Abgaskontrollvorrichtung.

In Figur 3 ist eine der Sensorkonfiguration C in der Figur 1 entsprechende Prinzip- darstellung der Führungsregelung für einen erfindungsgemäßen Verbrennungs- motor dargestellt. Entsprechende Baugruppen sind mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Figur 2. Da der erste Sauerstoffsensor 5 stromab der Vorkatalysa- toreinrichtung 3 angeordnet ist, ergibt sich eine erhöhte Trägheit der Regelstrecke des ersten Regelkreises und damit eine geringere Stabilität. Im Unterschied zur aus dem Stand der Technik bekannten Führungsregelung ist auch durch die Sauerstoff- speicherfähigkeit der Vorkatalysatoreinrichtung 3 ein Beitrag zur Trägheit der Regelstrecke gegeben.

Erfindungsgemäß wird das Volumen der Vorkatalysatoreinrichtung zur Reduzierung der Tätigkeit der Regelstrecke und zur Erreichung einer vorgegebenen Stabilitäts- grenze der Gemischregelung begrenzt. Vorzugsweise wird das relative Volumen der Vorkatalysatoreinrichtung 3 auf einen Wert zwischen 0,7 und 0,3 des Motorhub- raums begrenzt. Besonders bevorzugt sind Werte von 0,6, 0,45 und 0,35 für das relative Volumen.

Zusätzlich oder alternativ wird zur Erreichung einer vorgegebenen Stabilitätsgrenze der Gemischregelung eine maximale volumenunabhängige Sauerstoffspeicher- fähigkeit der Vorkatalysatoreinrichtung 3 gewählt. Vorzugsweise wird die maximale Sauerstoffspeicherfähigkeit auf einen Wert zwischen 2,1 Gramm und 0,4 Gramm begrenzt. Besonders bevorzugt sind Werte von 2 Gramm, 1 Gramm und 0,5 Gramm Sauerstoff. Bevorzugt sind derartige Werte vor allem für eine Vorkatalysatoreinrich- tung 3, die 4 Stunden bei 600 Grad Celsius und einem Lambda-Wert = 0,98 konditioniert wurde. Umfasst die Vorkatalysatoreinrichtung 3 mehrere Katalysatoren, so gelten die entsprechenden Maximalwerte für die Gesamtheit der Katalysatoren, d. h. für das gesamte Katalysatorvolumen bzw. die gesamte Sauerstoffspeicher- fähigkeit der Einzelkatalysatoren.

Unabhängig von einer Begrenzung des relativen Volumens oder der maximalen Sauerstoffspeicherfähigkeit einer Vorkatalysatoreinrichtung 3 kann in stöchio- metrisch gefahrenen Betriebszuständen ohne große Last-und Drehzahlschwan- kungen erwartet werden, dass die Regeleingriffe über den ersten Sauerstoffsensor nur gering sind und der in der Vorkatalysatoreinrichtung 3 gespeicherte Sauerstoff nur geringfügig be-und entladen wird. In derartigen Betriebszuständen kann, wie im Stand der Technik bekannt, eine stetige Lambda-Regelung über eine der Hauptka- talysatoreinrichtung 5 nachgeschaltete Sonde 6 erfolgen. In dynamischen Betriebs- zuständen, etwa einer Anfahrphase, können bei einem Sauerstoffsensor, der wie im Stand der Technik stromauf des Vorkatalysators angeordnet ist, einfache Strategien zur Gemischregelung eingesetzt werden. Dabei wird eine Abweichung zwischen einem Ist-und einem Soll-Lambdawert in einen ggf. gefilterten Regeleingriff umge- setzt.

In Figur 4 ist für ein derartiges System mit einer geringen Trägheit der Regelstrecke eine derartige Regelstrategie veranschaulicht. Die obere Kurve zeigt einen vor einem Vorkatalysator gemessenen Lambda-Wert, während die untere Kurve einen Regeleingriff in Abhängigkeit von der Abweichung von dem Soll-Wert beschreibt.

Ein positiver Regeleingriff führt zu einer Anfettung, ein negativer Regeleingriff zu einer Abmagerung des Abgases. Zu einem Zeitpunkt TO beginnt ein Anfahrvorgang mit einer resultierenden Anfettung des Abgases. Zu dem Zeitpunkt T1 greift die Kraftstoffregelungsvorrichtung durch einen ausmagernden Regeleingriff erstmalig ein, da eine zu hohe Abweichung des Ist-Lambdawerts von dem Soll-Lambdawert über einen zu langen Zeitraum vorliegt. Zu dem Zeitpunkt T2 wird der Regeleingriff verstärkt, da keine Tendenz zum Ausmagern des Abgases erkennbar ist. Erst zu dem späteren Zeitpunkt T3 nimmt die gemessene Anfettung des Abgases ab, so dass der Eingriff des Reglers zurückgenommen werden kann. Zu dem Zeitpunkt T4 wird der Regeleingriff beendet, da Ist-Lambdawert und Soll-Lambdawert überein- stimmen.

In Figur 5 ist ein vergleichbares Szenario bei einem erfindungsgemäßen Verbren- nungsmotor 1 mit einem stromauf einer Vorkatalysatoreinrichtung 3 angeordneten Sauerstoffsensor 5 dargestellt. Der bei dieser Sensorkonfiguration messbare Lambda-Wert stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 ist als stark gezeichnete Kurve, der nicht messbare Lambda-Wert stromauf der Vorkatalysatoreinrichtung 3 als dünn gezeichnete Kurve dargestellt. Wiederum zu dem Zeitpunkt TO beginnt eine Anfahrphase, mit der eine längere Anfettung des Lambda-Werts stromauf der Vorkatalysatoreinrichtung einhergeht, die mit einer Verzögerung erst zu einem Zeit- punkt T1 zu einem Regeleingriff führt. Allerdings ist hier der Regelkreis nicht auf die verlängerte Abgaslaufzeit und die Sauerstoffspeicherfähigkeit der Vorkatalysatorein- richtung 3 abgestimmt, so dass der Regler zunächst zu schwach eingreift und an- schließend auf das verzögerte Folgen des stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 gemessenen Lambda-Werts mit vergrößerten Regeleingriffen reagiert, durch die das System zum Schwingen gebracht wird. Erst zu einem Zeitpunkt T2 sind diese Schwingungen ausgeregelt. Erfindungsgemäß wird zur Vermeidung dieses keine günstige Abgasqualität zu er- warten lassenden Verhaltens die verlängerte Abgaslaufzeit und die Sauerstoff- speicherfähigkeit der Vorkatalysatoreinrichtung 3 in der Form des Regeleingriffs be- rücksichtigt. Erfindungsgemäß wird der Regeleingriff in Form einer abklingenden Anfettung bzw. Ausmagerung des Abgases dargestellt. Dabei sind zeitlich Maxi- malwert und Abklinggeschwindigkeit abhängig von der Größe der gemessenen Lambdawert-Abweichung, d. h. der Differenz zwischen einem Lambda-Sollwert und einem aus dem Sauerstoffsignal des ersten Sauerstoffsensors ermittelten Ist-Lamb- dawertes. Ferner besteht eine Abhängigkeit von der Ausmagerungs-bzw. Anfet- tungsgeschwindigkeit des stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 gemessenen Ab- gases, dem Motorbetriebspunkt, insbesondere dem Abgasmassenstrom und einer Abgasrückführrate sowie von Parametern wie der Abgas-bzw. Katalysatortempe- ratur und der jeweiligen Sauerstoffspeicherfähigkeit der Katalysatoreinrichtung 3.

Die Sauerstoffspeicherfähigkeit kann modelliert oder gemäß einem weiter unten beschriebenen Verfahren ermittelt werden. Damit verbleibt auch im dynamischen Betrieb weitestgehend eine gewisse Sauerstoffmasse in der Vorkatalysatoreinrich- tung 3 und kompensiert die Pufferung der Regelstrecke durch die Sauerstoff- speicherfähigkeit der Katalysatoreinrichtung.

In Figur 6 ist ein zu Figur 5 analoges Szenario veranschaulicht. Die Kurvenbezeich- nung ist die gleiche wie in Figur 4, allerdings ist der Regeleingriff entsprechend dem Vorerwähnten modifiziert. Wenn ab einem Zeitpunkt TO eine Gemischanfettung er- folgt, so führt dies stromab der Vorkatalysatoreinrichtung zunächst zu keiner Verän- derung des Lambda-Werts des Abgases, da die Anfettung durch eine Sauerstoffab- gabe aufgrund des gespeicherten Sauerstoffs abgepuffert wird. Allerdings zeigt der Lambda-Wert des Abgases stromauf der Vorkatalysatoreinrichtung bereits unmittel- bar nach dem Zeitpunkt TO eine Abweichung. Stromab der Vorkatalysatoreinrich- tung wird ab dem Zeitpunkt T1 eine Anfettung gemessen und erfindungsgemäß zu dem Zeitpunkt T2 der Lambda-Wert um einen vorgegebenen Betrag in Richtung Mager vertrimmt. Die Größe dieses Betrages ist vorzugsweise von der Ausmage- rungsgeschwindigkeit des Abgases im Zeitintervall T1 bis T2 abhängig gewählt.

Anschließend wird mit einer vorgebbaren Ausmagerungsgeschwindigkeit, bei der der Motorbetriebspunkt, der Abgasmassenstrom, die Katalysatortemperatur und/oder die erkannte Sauerstoffspeicherfähigkeit berücksichtigt wird, das Abgas so lange weiter ausgemagert, bis eine maximale Abweichung vom Soll-Wert am Sauerstoffsensor zum Zeitpunkt T4 gemessen wird. Gegenüber der gemessenen Ausmagerungsgeschwindigkeit ist die Abklinggeschwindigkeit der Ausmagerung langsamer, linear oder degressiv.

In Figur 7 ist ein Szenario veranschaulicht, bei dem während des Abklingens der Ausmagerung des Regeleingriffs stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 mageres Abgas gemessen wird. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt T6 die Ausmagerung ab- gebrochen und durch eine abklingende Anfettung ersetzt. In Figur 8 ist ein Szenario veranschaulicht, bei dem während des Abklingens eines ausmagernden Regelein- griffs der gemessene Lambda-Wert stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 nur unzureichend oder gar nicht in Richtung mager läuft. In diesem Fall wird mit einem konstanten mageren Regeleingriff die Ausmagerung des Abgases so lange fortge- setzt, bis zu dem Zeitpunkt T7 der gemessene Lambda-Wert eine vorgegebene Ab- weichschwelle zum Sollwert-Lambda unterschreitet. Nach dem Zeitpunkt T7 wird der Ausmagerungsregeleingriff zurückgenommen. Der Lambda-Wert vorab der Vor- katalysatoreinrichtung 3 geht von dem Zeitpunkt T8 auf den Sollwert zurück. Zum Zeitpunkt T9 ist der Regeleingriff beendet.

Da der Magerdurchbruch auf eine verminderte Sauerstoffspeicherfähigkeit der Vor- katalysatoreinrichtung 3 deutet, kann die in die Form des Regeleingriffs eingehende Sauerstoffspeicherfähigkeit um einen von dem Zeitpunkt und der Höhe des Mager- durchbruchs abhängigen Betrag zurückgenommen werden und bei folgenden Regeleingriffen verwendet werden. Ferner ist generell davon auszugehen, dass mit einer verringerten Sauerstoffspeicherfähigkeit zunehmende Regeleingriffe verbun- den sind, da dann die Pufferung durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit sich ver- ringert. Dementsprechend kann aus dem mittleren Betrag des Regeleingriffs eine Änderung der Sauerstoffspeicherfähigkeit der Vorkatalysatoreinrichtung 3 ermittelt werden. Auch aus einer unzureichenden Abmagerung des Abgases kann eine Änderung der Sauerstoffspeicherfähigkeit hergeleitet werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung des ersten Sauerstoffsensors stromab der Vor- katalysatoreinrichtung 3 erlaubt eine separate Ermittlung eines Schädigungszustan- des der Vorkatalysatoreinrichtung 3 ohne zusätzlichen Aufwand an Sensorik. Hierzu wird ein berechneter Wert einer Sauerstoffkonzentration stromauf der Vorkatalysa- toreinrichtung 3 mit dem aus dem Signal des ersten Sauerstoffsensors ermittelten Wert verglichen und daraus eine Sauerstoffspeicherfähigkeit bestimmt, die in an sich bekannter Weise mit einem Schädigungszustand der Vorkatalysatoreinrichtung korreliert wird. Das Steuergerät 8 umfasst hierzu zweckmäßigerweise eine Diagnosevorrichtung.

Wie an sich ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird zur Ermittlung einer Sauerstoffspeicherfähigkeit insbesondere stromauf der Vorkatalysatoreinrich- tung 3 eine Lambdawert-Anregung im Abgas erzeugt und eine zugeordnete Re- aktion stromab der Vorkatalysatoreinrichtung erfasst. Im Unterschied zum Stand der Technik, beispielsweise DE 43 389 17 A 1, wird die Lambdawert-Anregung stromauf der Vorkatalysatoreinrichtung 3 nicht geregelt, sondern erfolgt gesteuert.

Bevorzugt wird als Lambda-Anregung ein Lambda-Wobble mit vorgegebener Amplitude und Frequenz erzeugt. In Figur 9 sind der gesteuerte Lambda-Wert stromauf der Vorkatalysatoreinrichtung 3 (gepunktete Linie), der Lambda-Wert stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 bei einer hohen Sauerstoffspeicherfähigkeit der Vorkatalysatoreinrichtung 3 (durchgezogene Linie) und der Lambda-Wert stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 für eine Vorkatalysatoreinrichtung 3 mit einer geringen Sauerstoffspeicherfähigkeit (gestrichelte Linie) dargestellt. Wie in Figur 9 ersichtlich, ist bei einer Vorkatalysatoreinrichtung 3 mit einer geringen Sauerstoffspeicherfähigkeit die zugeordnete Reaktion schneller und der Kurvenver- lauf dem anregenden Wobble ähnlicher.

In Figur 10 ist eine alternativ oder zusätzlich zu verwendende Methode dargestellt, bei der eine Absenkung der Wobble-Frequenz über einen vorgegebenen Zeitraum erfolgt. Ersichtlich ist, dass die zugeordnete Reaktion stromab der Vorkatalysator- einrichtung 3 bei einer niedrigen Sauerstoffspeicherfähigkeit (gestrichelte Linie) schon bei relativ hohen Wobble-Frequenzen auftritt und die maximale mögliche Amplitude erreichen. Dagegen werden bei einer hohen Sauerstoffspeicherfähigkeit (durchgezogene Linie) zugeordnete Reaktionen erst bei einer relativ niedrigen Wobble-Frequenz erreicht, wobei ihre Amplitude nur langsam zunimmt.

Bei der Ausführungsform des Verfahrens gemäß Figur 11 wird bei konstanter Wobble-Frequenz die Wobble-Amplitude mit der Zeit erhöht. Dabei folgt der Lambda-Wert stromab der Vorkatalysatoreinrichtung 3 bei einer hohen Sauerstoff- speicherfähigkeit verzögert und mit einer relativ geringen Amplitude (durchgezogene Linie), während eine hohe Sauerstoffspeicherfähigkeit zu einer schnellen Folge- reaktion mit einer relativ hohen Amplitude führt (gestrichelte Linie).

Bei allen dargestellten Wobble-Verfahren kann die Variation der Wobble-Parameter stufenlos oder engstufig erfolgen. Ferner kann eine Auswertung von Antwortzeiten des ersten Sauerstoffsensors auf eine Sprunganregung von einem leicht fetten Lambda-Wert, beispielsweise Lambda = 0,96, auf einen leicht mageren Lambda- Wert, beispielsweise Lambda = 1,04, oder umgekehrt ausgewertet werden. Eine hohe Sauerstoffspeicherfähigkeit entspricht dabei einer langen Antwortzeit, während eine geringe Sauerstoffspeicherfähigkeit einer kurzen Antwortzeit entspricht.

Aus dem Stand der Technik sind bereits auch Verbrennungsmotoren mit Abgas- systemen mit mehreren Abgassträngen bekannt, bei denen Sondenpaare stromauf der Vorkatalysatoren jedes Abgasstrangs und ggf. weitere Sondenpaare stromab der Hauptkatalysatoren jedes Abgasstrangs angeordnet sind. In Figur 12A ist eine derartige Sensorkonfiguration für ein zweiflutiges Abgassystem ohne Möglichkeit einer separaten Diagnose des Vorkatalysators dargestellt. In der Figur 12B ist ebenfalls für ein zweiflutiges Abgassystem eine Sensorkonfiguration dargestellt, bei der mittels eines dritten Sondenpaares eine separate Diagnose der Vorkatalysa- toren erfolgen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch für Abgassysteme einsetzbar, die mehrere Abgasstränge aufweisen. Hierzu ist in Figur 13A eine Sensorkonfiguration bei einem Verbrennungsmotor 1 mit einem Abgassystem dargestellt, welches zwei Abgasstränge 12,13 aufweist. Jeder Abgasstrang 12,13 weist einen Vorkatalysator 14 und einen stromab des Vorkatalysators 14 angeordneten Hauptkatalysator 15 auf. Stromab jedes Vorkatalysators 14 und stromauf jedes Hauptkatalysators 15 ist ein Sauerstoffsensor 16,17 angeordnet, so dass stromab der Vorkatalysatoren 14 jeweils ein Sensorpaar angeordnet ist. Stromab jedes Hauptkatalysators 15 ist ebenfalls ein Sensor 17 angeordnet, so dass stromab der Hauptkatalysatoren 15 ebenfalls ein Sensorpaar angeordnet ist. Die Ermittlung eines Schädigungszustan- des eines Vorkatalysators kann für jeden Abgasstrang separat durchgeführt werden.

In Figur 13B ist eine Sensorkonfiguration für eine Abgasanlage mit einer Abgaszu- sammenführung 18 stromab der Vorkatalysatoren 14 dargestellt. Stromauf der Abgaszusammenführung 18 und stromab der Vorkatalysatoren 14 sind erste Sauer- stoffsensoren 19 angeordnet. Stromab der Abgaszusammenführung 18 ist ein Hauptkatalysator 20 angeordnet. Stromab des Hauptkatalysators 20 wiederum ist ein Sauerstoffsensor 21 angeordnet. Auch in diesem Fall kann eine separate Er- mittlung des Schädigungszustandes der einzelnen Vorkatalysatoren 14 erfolgen.

Ebenso wie bei den vorher dargestellten Ausführungsbeispielen können hier die Vorkatalysatoren und Hauptkatalysatoren durch Vorkatalysatoreinrichtungen und Hauptkatalysatoreinrichtungen mit mehr als einem Katalysator ersetzt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Dies gilt ebenso für die eingesetzten Sen- soren.