DE10001134C2 - Abgasreiniger für Verbrennungsmotor - Google Patents
Abgasreiniger für VerbrennungsmotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasreiniger für
einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1.
Ein derartiger Abgasreiniger ist beispielsweise bekannt aus
US-A-5,735,119. Insbesondere wird ein Abgasreiniger mit einem
NOx-Absorberkatalysator beschrieben, der in einem
Auslasskrümmer angeordnet ist. Ein O2-Sensor dient zum
Bestimmen des Umfangs einer Verschlechterung der NOx-
Absorberkatalysators. Weiter wird vorgeschlagen, einen Zyklus
zum Anreichern des Luft/Kraftstoffverhältnisses der
Luft/Kraftstoffmischung - was die Freigabe von NOx von dem
NOx-Absorberkatalysator bewirkt - zu verkürzen, und ebenso
die Anreichungszeit für diese Zeit, und zwar mit größer
werdender Verschlechterung des NOx-Absorberkatalysators.
Zudem wird in DE 197 47 222 C1 ein Verbrennungsmotor mit
Stickoxydspeicherkatalysator und einem entsprechenden
Betriebsverfahren beschrieben. Ein Abgasreiniger enthält
einen NOx-Absorberkatalysator, eine Lambda-Sonde zum Erfassen
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und eine Vorrichtung für
ein periodisches Entschwefeln des NOx-Absorberkatalysators
bei erhöhter Temperatur angereicherten
Luft/Kraftstoffverhältnis. Insbesondere wird vorgeschlagen,
während einer Entschwefelungsphase den Verbrennungsmotor mit
fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu betreiben und
Sekundärluft in NOx-Absaorberkatalysator zuzuführen.
Weiterhin ist in DE 197 44 579 A1 ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Überwachen der Wirksamkeit eines NOx-
Absorberkatalysators beschrieben. Während einer
Reinigungsphase eines NOx-Abgaskatalysators wird ein
Luft/Kraftstoffverhältnis für einen Verbrennungsmotor von
einer mageren zu einer fetten Mischung geändert und abhängig
von dem Ansprechverhalten des NOx-Absorberkatalysators
hierauf auf dessen Betriebszustand geschlossen.
Ferner ist in DE 198 30 829 C1 ein Verfahren zum Regenerieren
eines NOx-Abgaskatalysators beschrieben. Aus dem zeitlichen
Verlauf eines Ausgangssignals eines stromab des NOx-
Abgaskatalysators angeordneten Nox-Messabnehmers wird während
und nach einer Regenerationsphase ein Kriterium dahingehend
abgeleitet, ob die den NOx-Abgaskatalysator während einer
Regenerationsphase zuzuführende Regenerationsmittelmenge zum
Erzielen einer optimalen Wirkung einer Abgasreinigungsanlage
geändert werden muss.
Die Fig. 19 zeigt ein Strukturschaltbild eines Abgasreinigers
für einen Verbrennungsmotor 1, der in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 8-232644 offenbart ist. In
der Fig. 19 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Verbrennungsmotor, 2 einen Kolben, 3 eine Verbrennungskammer,
4 eine Zündkerze, 5 ein Einlaßventil, 6 einen Einlaß- bzw.
eine Einführungsöffnung, 7 ein Auslaßventil und 8 einen
Auslaß bzw. eine Auslaßöffnung. Der Einlaß 6 ist mit einem
Druckausgleichbehälter 10 über ein Zweigrohr 9 verbunden, und
ein Kraftstoffeinspritzventil 11 zum Einspritzen von
Kraftstoff in den Einlaß 6 ist in dem Zweigrohr 9 angeordnet.
Der Druckausgleichbehälter ist mit einem Luftreiniger bzw.
Luftfilter 13 über eine Einlaßrohrleitung 12 verbunden, und
eine Drosselklappe 14 ist in der Einlaßrohrleitung 12
angeordnet. Der Auslaß 8 ist mit einem Gehäuse 17 mit einem
NOx-Absorberkatalysator 18 über einen Auspuffkrümmer 15 und
ein Auspuffrohr 16 verbunden.
eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Umschaltvorrichtung
(303) zum Umschalten des Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases von mager zu angereichert zum Ableiten von NOx
von dem NOx-Absorberkatalysator (18) dann, wenn die
Beurteilungsvorrichtung (302) beurteilt, daß die erste
NOx-Schätzmenge den Entscheidungspegel übersteigt;
gekennzeichnet durch
eine zweite NOx-Schätzvorrichtung (304) zum Erhalten einer zweiten Schätzmenge für NOx anhand der Dauer einer Zeit, die von dem Zeitpunkt verstreicht, zu dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von mager zu angereichert durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Umschaltvorrichtung (303) umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (22) zu einem Pegel gemäß einem angereicherten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert; und
eine Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung (305) zum Beurteilen des Verschlechterungsumfangs des NOx- Absorberkatalysators (18) durch einen Vergleich der durch die erste NOx-Schätzvorrichtung (301) erhaltenen ersten NOx-Schätzmenge mit der durch die zweite NOx- Schätzvorrichtung (304) erhaltenen zweiten NOx- Schätzmenge, derart, dass
die Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung (305) den Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators (18) genau durch Verlängerung einer Zeit beurteilt, die erforderlich ist, damit sich die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (22) von mager zu Kraftstoffeinspritzventil 11 über zugeordnete Treiberschaltungen 39 verbunden.
gekennzeichnet durch
eine zweite NOx-Schätzvorrichtung (304) zum Erhalten einer zweiten Schätzmenge für NOx anhand der Dauer einer Zeit, die von dem Zeitpunkt verstreicht, zu dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von mager zu angereichert durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Umschaltvorrichtung (303) umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (22) zu einem Pegel gemäß einem angereicherten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert; und
eine Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung (305) zum Beurteilen des Verschlechterungsumfangs des NOx- Absorberkatalysators (18) durch einen Vergleich der durch die erste NOx-Schätzvorrichtung (301) erhaltenen ersten NOx-Schätzmenge mit der durch die zweite NOx- Schätzvorrichtung (304) erhaltenen zweiten NOx- Schätzmenge, derart, dass
die Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung (305) den Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators (18) genau durch Verlängerung einer Zeit beurteilt, die erforderlich ist, damit sich die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (22) von mager zu Kraftstoffeinspritzventil 11 über zugeordnete Treiberschaltungen 39 verbunden.
Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung des Betriebs der
Einrichtung nach dem Stand der Technik. Eine Mischung mit
einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis (auf das im
folgenden als "magere Mischung" Bezug genommen wird) wird
allgemein in einer Verbrennungskammer 3 verbrannt. Übersteigt
die Menge des durch den NOx-Absorberkatalysator 18
absorbierten Stickstoffoxids NOx eine vorgegebene Menge, so
wird die NOx Entlastungsfunktion des NOx-Absorberkatalysators
18 durch Steuern derart gestartet, daß das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis des in den NOx-Absorberkatalysator 18 fließenden
Abgases angereichert wird.
Jedoch klassifiziert sich die Verschlechterung des NOx-
Absorberkatalysators grob in zwei Typen: (1) eine
Verschlechterung wie eine thermische Verschlechterung, durch
die der Katalysator nicht seine NOx-Absorberfähigkeit
entfalten kann, und (2) eine Verschlechterung wie eine
Schwefelvergiftung, von der ausgehend der NOx-
Absorberkatalysator seine NOx-Absorberfähigkeit in einem
gewissen Umfang durch eine Regenerationsbehandlung
wiederherstellen kann. Bei dem Abgasreiniger für einen
Verbrennungsmotor 1, wie er in der zuvor erwähnten
japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 8-232644
offenbart ist, werden die obigen beiden unterschiedlichen
Typen der Verschlechterung in derselben Weise gehandhabt, und
die zulässige Menge von absorbiertem NOx wird auf der
Grundlage der NOx-Absorberfähigkeit nach der Beurteilung
einer Verschlechterung festgelegt. Da ein angereicherter
Betrieb zum Beurteilen der Verschlechterung des NOx-
Absorberkatalysators durchgeführt wird, und zwar auf der
Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F, das als ein
Muster gemäß der obigen Veröffentlichung festgelegt ist, ist
- wie in Fig. 20 gezeigt - dann, wenn das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis zum Beurteilen angereichert ist, eine Differenz
der Verschlechterung gering, wohingehend dann, wenn - wie in
Fig. 21 gezeigt - das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht so
angereichert ist, die Differenz groß wird, jedoch ein
angereicherter Betrieb zum Beurteilen während einer langen
Zeit vorliegt, was von dem Standpunkt der Kraftstoffkosten
ausgehend betrachtet nachteilhaft ist.
Während seinem Einsatz verschlechtert sich der NOx-
Absorberkatalysator 18 allmählich. Die NOx-Absorberfähigkeit
des NOx-Absorberkatalysators 18 verschlechtert sich bei
dessen Verschlechterung und letztendlich kann der Katalysator
NOx nicht absorbieren. Demnach ist es bei Verwendung des NOx-
Absorberkatalysators 18 erforderlich, zu detektieren, wie
sehr sich der NOx-Absorberkatalysator 18 verschlechtert. Wird
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in dem NOx-
Absorberkatalysators 18 fließenden Abgases angereichert, so
wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des aus dem NOx-
Absorberkatalysator ausfließenden Abgases leicht mager,
während die NOx-Entladungsfunktion des NOx-
Absorberkatalysators 18 ausgeführt wird. Ist die NOx-
Entladungsfunktion des NOx-Absorberkatalysators 18
abgeschlossen, so wird festgestellt, daß das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis des aus dem NOx-Absorberkatalysator 18
ausfließenden Abgases angereichert ist. In diesem Fall ist
bei kleinerer Menge des durch den NOx-Absorberkatalysator 18
absorbierten NOx eine Zeit kürzer, die von dem Zeitpunkt
ausgehend verstreicht, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des in den NOx-Absorberkatalysator 18 fließenden Abgases
angereichert wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das aus dem
NOx-Absorberkatalysator 18 ausströmende Abgas angereichert
wird. Demnach läßt sich der Verschlechterungsumfang des NOx-
Absorberkatalysators 18 anhand der obigen verstrichenen Zeit
detektieren.
Demnach besteht ein technisches Problem der Erfindung in der
Schaltung eines Abgasreinigers für einen Verbrennungsmotor
mit verbesserter Fähigkeit zum Detektieren der
Verschlechterung eines NOx-Absorberkatalysators.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 geschaffen. Er enthält einen NOx-
Absorberkatalysator, sowie einen Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensor, eine erste NOx-Schätzvorrichtung, eine
Entscheidungsvorrichtung, eine Luft/Kraftstoff-
Schaltvorrichtung, eine zweite NOx-Schätzvorrichtung und eine
Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung, derart, daß der
NOx-Absorberkatalysator NOx dann absorbiert, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Zuflußabgases angereichert
ist, und der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor detektiert die
Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Sauerstoffs
stromabwärts zu dem NOx-Absorberkatalysator, die erste NOx-
Schätzvorrichtung erhält eine erste geschätzte Menge des NOx,
das für ein Absorbieren durch den NOx-Absorberkatalysator
geschätzt wird, und die Beurteilungsvorrichtung beurteilt, ob
die durch die erste NOx-Schätzvorrichtung erhaltene
geschätzte erste NOx-Menge einen Entscheidungspegel zum
Beurteilen übersteigt, daß die erste geschätzte NOx-Menge die
maximal zulässige NOx-Menge des NOx-Absorberkatalysators
wird, und die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schaltvorrichtung
schaltet das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von mager
zu angereichert zum Entlasten von NOx aus dem NOx-
Absorberkatalysator dann, wenn die Beurteilungsvorrichtung
feststellt, daß die erste geschätzte NOx-Menge den obigen
Entscheidungspegel übersteigt, die zweite NOx-
Schätzvorrichtung erhält eine zweite geschätzte Menge von NOx
anhand der letzten Dauer einer Zeit, die zwischen dem
Zeitpunkt verstreicht, zu dem die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-
Schaltvorrichtung das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases
von mager zu angereichert schaltet, bis zu dem Zeitpunkt, zu
dem die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors
zu einem Ausgangspegel endet, der einem angereicherten
Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeordnet ist, und die
Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung beurteilt den
Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators durch
Vergleichen der zweiten geschätzten Menge von NOx, die durch
die zweite NOx-Schätzvorrichtung erhalten wird, mit der
ersten geschätzten Menge von NOx, die durch die erste NOx-
Schätzvorrichtung erhalten wird. Die Verschlechterungs-
Beurteilungsvorrichtung beurteilt den Verschlechterungsumfang
des NOx-Absorberkatalysators mit Genauigkeit durch
Verlängerung einer Zeit, die erforderlich ist, damit die
Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors sich von
mager zu angereichtert ändert, durch Reduzieren des
Anreicherungsumfangs des Abgases in dem Zeitpunkt des
Schaltens des Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von
mager zu angereichert, und zwar dann, wenn die Zeit, die für
eine Änderung der Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensors von mager zu angereichert erforderlich ist,
kürzer ist als ein vorgegebener Wert und das Beurteilen des
Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators
schwierig ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor geschaffen,
derart, daß der Reiniger ferner einen Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensor enthält, zum Detektieren der Konzentration
von Sauerstoff in dem Abgas stromabwärts zu dem NOx-
Absorberkatalysator, und die zweite NOx-Schätzvorrichtung
enthält eine Vorrichtung zum Starten der Messung des
Zeitpunkts, zu dem sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
mager zu angereichert ändert oder wenn die Ausgangsgröße des
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors stromaufwärts zu dem NOx-
Absorberkatalysator von mager zu angereichert ändert.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor geschaffen, der
ferner eine Schwefelregeneriervorrichtung enthält, zum
Durchführen der Steuerung der Schwefelregenerierung dann,
wenn die Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung beurteilt,
daß der Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators
einen vorgegebenen Pegel übersteigt.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor geschaffen, der
ferner eine Alarmgeneriervorrichtung, und zwar zum Erzeugen
eines Alarms dann, wenn die Verschlechterungs-
Beurteilungsvorrichtung beurteilt, daß der
Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators einen
vorgegebenen Pegel übersteigt.
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der folgenden
Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung;
es zeigen:
Fig. 1 ein Strukturdiagramm eines Systems gemäß der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm zum Darstellen der Abbildung für den
grundlegenden Kraftstoffeinspritzzeitpunkt gemäß
der Ausführungsform 1;
Fig. 3 ein Diagramm zum Darstellen des
Korrekturkoeffizienten K der Ausführungsform 1;
Fig. 4 ein Diagramm zum Darstellen der Konzentrationen von
nicht verbranntem HC, CO und O2 in dem Abgas gemäß
der Ausführungsform 1;
Fig. 5(A), (B) Diagramme zum Erläutern der NOx-Absorptions-
und Entlastungsfunktionen der Ausführungsform 1;
Fig. 6(A), (B) Diagramme zum Darstellen der Menge NOx anhand
des absorbierten NOx und der Menge NOXD des
abgezogenen NOx;
Fig. 7(A), (B) Diagramme zum Darstellen der Menge von NOXD
des entzogenen NOx gemäß der Ausführungsform 1;
Fig. 8 ein Zeitablaufdiagramm für die Luft/Kraftstoff-
Verhältnissteuerung gemäß der Ausführungsform 1;
Fig. 9 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der Beziehung
zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der
Ausgangsspannung des Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensors nach Ausführungsform 1;
Fig. 10 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der Beziehung
zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der
Ausgangsspannung des Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensors der Ausführungsform 1;
Fig. 11 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der Beziehung
zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der
Ausgangsspannung des Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensors nach Ausführungsform 1;
Fig. 12 ein Flußdiagramm für die Luft/Kraftstoff-
Verhältnissteuerung gemäß der Ausführungsform 1;
Fig. 13 ein Flußdiagramm für die Luft/Kraftstoff-
Verhältnissteuerung gemäß der Ausführungsform 1;
Fig. 14 ein Flußdiagramm für die Rückkopplungssteuerung
bzw. Regelung gemäß der Ausführungsform 1;
Fig. 15 ein Flußdiagramm für die NOx-Ableitverarbeitung
gemäß der Ausführungsform 1;
Fig. 16(A), (B) Diagramme zum Darstellen der Beziehung
zwischen der verstrichenen Zeit t und der Menge des
absorbierten NOx gemäß der Ausführungsform 1;
Fig. 17 ein Flußdiagramm für die
Schwefelregeneriersteuerung gemäß der
Ausführungsform 1;
Fig. 18 ein Flußdiagramm für die Luft/Kraftstoff-
Verhältnissteuerung gemäß der Ausführungsform 2 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ein Strukturdiagramm eines Abgasreinigers für einen
Verbrennungsmotor gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 20 ein Diagramm zum Darstellen der Beziehung zwischen
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Ansprechzeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors gemäß dem
Stand der Technik; und
Fig. 21 ein Diagramm zum Darstellen der Beziehung zwischen
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Antwortzeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors nach dem
Stand der Technik.
Nun wird die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung
nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 1 bis 17 beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt ein Strukturdiagramm eines Abgasreinigers
für einen Verbrennungsmotors 1. In der Fig. 1 entspricht eine
elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit 300 der
elektronischen Steuer- bzw. Regeleinheit 30, der ein
digitaler Computer ist. Jedoch unterscheidet sie sich von der
elektronischen Steuereinheit 30 dahingehend, daß sie eine
erste NOx-Schätzvorrichtung 301 enthält, sowie eine
Beurteilungsvorrichtung 302, eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-
Umschaltvorrichtung 303, eine zweite NOx-Schätzvorrichtung
304, eine Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung 305, eine
Schwefelregeneriervorrichtung 306 und eine
Alarmerzeugungsvorrichtung 307. Derartige Elemente wie der
bilaterale Bus 31, der ROM-Speicher 32, der RAM-Speicher 33,
die CPU 34, der Sicherungs-RAM-Speicher 35, die
Eingangsanschluß 36, der Ausgangsanschluß 37, der A/D-
Umsetzer 38 und die Treiberschaltungen 39 in dem digitalten
Computer der elektronischen Einheit 300 sind wie diejenigen
der Fig. 1 bezeichnet. Die CPU 34 liest ein in dem ROM-
Speicher gespeichertes Programm unter Verwendung des RAM-
Speichers 33 als Speichervorrichtung, damit bewirkt wird, daß
die erste NOx-Schätzvorrichtung 301, die
Beurteilungsvorrichtung 302, die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-
Umschaltvorrichtung 303, die zweite NOx-Schätzvorrichtung
304, die Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung 305, die
Schwefelregeneriervorrichtung 306 und die
Alarmgeneriervorrichtung 307 den Steuer- bzw. Regelungsprozeß
gemäß den Fig. 12 bis 15 und der Fig. 17 ausführen. Das
Bezugszeichen 40 bezeichnet eine Alarmanzeige, die in
Ansprechen auf die Ausgangsgröße der Alarmgeneriervorrichtung
307 aktiviert wird. Derartige Elemente wie der
Verbrennungsmotor 1, der Kolben 2, die Verbrennungskammer 3,
die Zündkerze 4, das Einlaßventil 5, der Einlaß 6, das
Auslaßventil 7, der Auslaß 8, das Zweigrohr 9, der
Druckausgleichbehälter 10, das Kraftstoffeinspritzventil 11,
die Einlaßrohrleitung 12, der Luftreiniger 13, die
Drosselklappe 14, der Auspuffkrümmer 15, das Auspuffrohr 16,
das Gehäuse 17, der NOx-Absorberkatalysator 18, der
Drucksensor 19, der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 20, das
Auspuffrohr 21, der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 22, der
Drehzahlsensor 23 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24
sind identisch zu den in Fig. 19 gezeigten.
Nachfolgend wird eine Beschreibung des Betriebs gemäß der
Ausführungsform 1 gegeben. Die elektronischen Steuer- bzw.
Regeleinheit 300 berechnet einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
TAV = TP.K.FAF. TP bedeutet einen Basis-
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, K einen Korrekturkoeffizienten
und FA einen Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten. Der Basis-
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt TP ist ein
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der zum Setzen des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer Mischung erforderlich ist,
die der Verbrennungskammer 3 zuzuführen ist, und zwar auf
einen stöchiometrischen Wert, der experimentell erhalten und
in dem ROM 32 in der Form einer in Fig. 2 gezeigten Abbildung
gespeichert wird, und zwar als Funktion des Absolutdrucks PM
in dem Druckausgleichbehälter 10 und der Motorgeschwindigkeit
N. Der Korrekturkoeffizient K ist ein Koeffizient zum Steuern
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung. Ist der
Korrekturkoeffizient K = 1.0, so ist das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis der Mischung stöchiometrisch, und ist der
Korrekturkoeffizient K < 1.0, so wird das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis der Mischung größer (mager) als der
stöchiometrische Wert, und gilt für den Korrekturkoeffizient
K = 1.0, so wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung
kleiner (angereichert) als der stöchiometrische Wert.
Der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF ist ein
Koeffizient zum genauen Einstellen des Luft/Kraftstoff-
Verhältnis der Mischung auf einen stöchiometrischen Wert auf
der Grundlage eines Ausgangssignals des Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensors 20 dann, wenn der Korrekturkoeffizient K =
1.0 ist, d. h., wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der
Mischung ein stöchiometrischer Wert sein sollte. Dieser
Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FA schwebt um 1.0. D. h.,
er ist klein, wenn die Mischung angereichert ist, und groß,
wenn die Mischung mager ist. Ist der Korrekturkoeffizient K <
1.0 oder K < 1.0, so ist der Rückkopplungs-
Korrekturkoeffizient FAF bei 1.0 fixiert.
Der Wert des Korrekturkoeffizient K als Regelstell- bzw.
Vorgabe Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung ändert sich
gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Wie in der
Fig. 3 zum Darstellen der Beziehung zwischen dem Absolutdruck
PM, der Motordrehzahl N und dem Korrekturkoeffizienten K für
die Ausführungsform gezeigt, ist der Korrekturkoeffizient K
voreingestellt, und zwar als Funktion des Absolutdrucks PM
und der Motorgeschwindigkeit N. Wie in Fig. 3 gezeigt, gilt K
< 1.0, d. h., das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung ist
bei einem niedrigen Lastbetriebsbereich auf einer
Niederlastseite der durchgezogenen Linie mager, ferner gilt K
= 1.0, d. h., das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung ist
stöchiometrisch bei einem Hochlastbetriebsbereich zwischen
der durchgezogenen Linie R und der durchgezogenen Linie S.
und es gibt K < 1.0, d. h., das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
der Mischung ist angereichert bei einem
Gesamtlastbetriebsbereich auf einer Hochlastseite der
durchgezogenen Linie S.
Die Fig. 4 zeigt schematisch die Konzentrationen von
unverbranntem Kohlenwasserstoff HC, Kohlenmonoxid CO und
Sauerstoff O2 als typische Elemente, die in dem von der
Verbrennungskammer 3 abgeleiteten Abgas enthalten sind. Wie
anhand von Fig. 4 zu erkennen, berühren sich die
Konzentrationen von Kohlenmonoxid CO, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Brennkammer 3 zugeführten
Mischung angereichert wird, und die Konzentration von O2
erhöht sich, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung
magerer wird.
Der obige NOx-Absorberkatalysator 18 enthält mindestens ein
Alkalimetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium
K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium Cs, ferner einem
Erdalkalimetall wie Barium Ba und Calcium Ca, einem
Seltenerdmetall wie Lanthan La und Yttrium Y und Edelmetalle
wie Platin Pt, getragen von Aluminiumoxid als Träger. Wird
das Verhältnis der Luft, die einer Motoreinlaßpassage und
einer -Auslaßpassage stromaufwärts von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 zugeführt wird, zu Kraftstoff
(Kohlenwasserstoff) als "Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in
den NOx-Absorberkatalysator 18 strömenden Abgas" bezeichnet,
so absorbiert der Absorberkatalysatro 18 NOx, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei dem Einlaßabgas mager ist, und
er bewirkt ein Abzweigen bzw. Ablenken (Engl.: discharge) von
seinem absorbierten NOx, wenn sich die Konzentration von in
dem Einlaßabgas enthaltenen Sauerstoff verringert, wodurch
das NOx-Absorbieren und die Abgleichfunktionen durchgeführt
werden. Wird Kraftstoff oder Luft nicht in die Auspuffpassage
stromaufwärts zu dem NOx-Absorberkatalysator 18 zugeführt, so
stimmt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden
Abgases mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der in die
Verbrennungskammer 3 zugeführten Mischung überein, und der
NOx-Absorberkatalysator 18 absorbiert NOx, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung mager ist, und er
entlädt sein absorbiertes NOx, wenn die Konzentration von in
der Mischung enthaltenem Sauerstoff abnimmt.
Obgleich Details des Mechanismus der NOx-Absorptions- und
Entladefunktionen für den NOx-Absorberkatalysator 18 nicht
umfassend klargestellt sind, wird davon ausgegangen, daß die
NOx-Absorptions- und Entladefunktionen des NOx-
Absorberkatalysators 18 auf der Grundlage des in Fig. 5
gezeigten Mechanismus ausgeführt werden. Dieser Mechanismus
wird unter Heranziehung eines NOx-Absorberkatalysators mit
Platin Pt und Barium Ba, gehalten auf dem Träger,
beispielhaft beschrieben. Bei Verwendung anderer Edelmetalle,
Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder Seltenerdemetalle wird
derselbe Mechanismus erhalten.
Wird das in den NOx-Absorberkatalysator 18 fließende Abgas
sehr mager, so erhöht sich die Konzentration des in dem
zuströmenden Abgas enthaltenen Sauerstoff sehr stark. Wie in
Fig. 5(A) gezeigt, haftet der Sauerstoff O2 an der Oberfläche
von Platin Pt in der Form von Sauerstoffionen O2 -. Das in dem
zuströmenden Abgas enthaltene Stickstoffoxid NOx reagiert mit
den Sauerstoffionen O2 - auf der Oberfläche von Platin Pt und
wird zu Stickstoffdioxid (2NO + O2 - → 2NO2). Ein Teil dieses
gebildeten Stickstoffdioxids NO2 wird auf Platin Pt oxidiert,
durch den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbiert, und zu
Bariumoxid BaO gebunden und in dem NOx-Absorberkatalysator 18
dispergiert, und zwar in der Form von Salpetersäureionen
NO3 -, wie in Fig. 5(A) gezeigt. Demnach wird Stickstoffoxid
NOx durch den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbiert.
Sofern die Konzentration des in dem zuströmenden Abgas
enthaltenen Sauerstoff hoch ist, wird Stickstoffdioxid NO2 an
der Oberfläche von Platin Pt gebildet, und sofern die NOx-
Absorptionsfähigkeit des NOx-Absorberkatalysators 18 nicht
gesättigt ist, wird Stickstoffdioxid NO2 durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 absorbiert, und Salpetersäureionen
NO3 - werden gebildet. Im Gegensatz hierzu schreitet dann,
wenn die Konzentration von in dem zuströmenden Abgas
enthaltenem Sauerstoff und die Menge des gebildeten
Stickstoffdioxid NO2 abnimmt, der Reaktionsprozeß rückwärts
voran (NO3 - → NO2), und die in dem NOx-Absorberkatalysator 18
enthaltenen Salpetersäureionen NO3 - werden von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 in der Form von Stickstoffdioxid NO2
abgeleitet. D. h., bei Abnahme der Konzentration des in dem
zuströmenden Abgas enthaltenen Sauerstoff wird
Stickstoffdioxid NO2 von dem NOx-Absorberkatalysator 18
abgeleitet. Wie in Fig. 4 gezeigt, nimmt dann, wenn das
zuströmende Abgas weniger mager ist, die Konzentration des in
dem zuströmenden Abgas enthaltenen Sauerstoffs ab. Demnach
wird Stickstoffoxid NOx von dem NOx-Absorberkatalysator 18
durch Herstellen des zuströmenden Abgas in weniger magerer
Form abgeleitet, selbst wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des zuströmenden Abgases mager ist.
Ist die der Verbrennungskammer 3 zugeführte Mischung
angereichert ausgebildet und wird das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis des zuströmenden Abgases angereichert, wie in Fig.
4 gezeigt, so werden die Mengen des nicht verbrannten
Kohlenwasserstoff HC und des Kohlenmonoxid CO groß. Dieser
Kohlenwasserstoff HC und dieses Kohlenmonoxid CO reagieren
mit Sauerstoffionen O2 - an der Oberfläche von Platin Pt unter
Oxidation. Wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
zuströmenden Abgases angereichert, so verändert sich die
Konzentration des in dem zuströmenden Abgas enthaltenen
Sauerstoffs in großem Umfang, wodurch Stickstoffoxid NOx von
dem NOx-Absorberkatalysator 18 abgeleitet wird. Das in diesem
Stickstoffoxid NOx enthaltenene Stickstoffdioxid NO2 reagiert
mit nicht verbranntem Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid
CO, zum Erzielen einer Reduktion, wie in Fig. 5(B) gezeigt.
Verschwindet Stickstoffdioxid NO2 somit von der Oberfläche
von Platin Pt, so wird Stickstoffdioxid NO2 stetig von dem
NOx-Absorberkatalysator 18 abgeleitet. Demnach wird dann,
wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases
angereichert wird, Stickstoffoxid NOx von dem NOx-
Absorberkatalysator während einer kurzen Zeitperiode
abgeleitet.
In anderen Worten ausgedrückt, reagiert dann, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases
angereichert wird, Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid CO
zunächst mit Sauerstoffionen O2 - an der Oberfläche von Platin
Pt, und zwar sofort zum Erzielen einer Oxidation. Verbleibt
immer noch Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid CO, nachdem
die Sauerstoffionen O2 - auf der Oberfläche von Platin Pt
verbraucht sind, so wird das von dem NOx-Absorberkatalysator
18 abgezweigte Stickstoffoxid NOx und das von der
Verbrennungskammer 3 abgeleitete Stickstoffoxid NOx durch
diesen Kohlenwasserstoff HC und das Kohlenmonoxid CO
reduziert. Demnach wird dann, wenn das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis des zuströmenden Abgas angereichert wird, das
durch den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbierte
Stickstoffoxid NOx während einer kurzen Zeitperiode
abgezweigt und reduziert, wodurch es möglich ist, das Abgeben
des Stickstoffoxids NOx an die Luft zu vermeiden.
Wie oben erläutert, wird dann, wenn die magere Mischung
verbrannt wird, Stickstoffoxid NOx durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 absorbiert. Jedoch weist der NOx-
Absorberkatalysator die Grenzen für seine NOx-
Absorberfähigkeit auf. Ist die NOx-Absorberfähigkeit des NOx-
Absorberkatalysators 18 gesättigt, so kann der NOx-
Absorberkatalysator 18 nicht mehr weiter Stickstoffoxid NOx
absorbieren. Demnach muß dann, wenn die Absorberfähigkeit des
NOx-Absorberkatalysators gesättigt ist, Stickstoffoxid NOx
von dem NOx-Absorberkatalysator 18 abgeleitet werden. Hierfür
ist es erforderlich, zu schätzen, wie sehr der NOx-
Absorberkatalysator 18 Stickstoffoxid NOx absorbiert.
Die Vorgehensweise des Schritts zum Schätzen in der Menge des
absorbierten NOx wird hiernachfolgend beschrieben. Wird die
magere Mischung verbrannt, so wird eine Motorlast größer, und
die Menge des von der Verbrennungskammer 3 abgeleiteten NOx
pro Zeiteinheit erhöht sich, wodurch die Menge NOXA des durch
den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbierten NOx pro
Einheitszeit ansteigt. Ferner erhöht sich mit höher werdender
Motordrehzahl die Menge von durch die Verbrennungskammer 3
abgeleiteten NOx pro Zeiteinheit, wodurch die Menge des durch
den NOx-Absorberkatalysators 18 absorbierten NOx pro
Zeiteinheit ansteigt. Demnach ist die Menge NOXA des
absorbierten NOx eine Funktion der Motorlast und der
Motorgeschwindigkeit bzw. Drehzahl N. Da sich die Motorlast
durch den obigen Absolutdruck PM in diesem Fall darstellen
läßt, ist die Menge NOXA des absorbierten NOx die Funktion
des Absolutdrucks PM und der Motorgeschwindigkeit N. Demnach
wird bei der Ausführungsform 1 die Menge NOXA des
absorbierten NOx anhand von Experimenten als Funktion des
Absolutdrucks PM anhand der Motordrehzahl N erhalten, und in
dem ROM-Speicher 32 in Form einer Abbildung gespeichert, wie
in Fig. 6(A) gezeigt, und zwar als Funktion des Absolutdrucks
PM und der Motorgeschwindigkeit N.
Wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der der
Verbrennungskammer 3 zuzuführenden Mischung stöchiometrisch
oder angereichert, so wird NOx von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 abgeleitet, und die Menge des
abgeleiteten NOx wird durch die Menge von Abgas und das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung beeinflußt. D. h., mit
größer werdender Menge des Abgas erhöht sich die Menge NOXD
des von dem NOx-Absorberkatalysators 18 pro Zeiteinheit
abgeleiteten NOx, und mit zunehmender Anreicherung des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung steigt die Menge NOXD
des abgeleiteten NOx an. Demnach ist die Menge NOXD des
abgeleiteten NOx eine Funktion der Menge der Einlaßluft und
der Motorgeschwindigkeit N. In diesem Fall erhöht sich, wie
in Fig. 7(A) gezeigt, die Menge NOXD des abgeleiteten NOx,
sofern N.PM größer wird. Bei dieser Ausführungsform 1 ist die
Menge NOXD des abgeleiteten NOx vorab in dem ROM-Speicher 32
in der Form einer in Fig. 6(B) gezeigten Abbildung als
Funktion von N.PM und K gespeichert.
Da, wie oben erläutert, die Menge des absorbierten NOx durch
NOXA dann dargestellt ist, wenn das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis der Mischung mager ist, und die Menge des
abgeleiteten NOx durch NOXD dann dargestellt ist, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung stöchiometrisch oder
angereichert ist, ist die erste geschätzte Größe für NOx, das
durch den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbiert wird, durch
die Gleichung (1) dargestellt: ΣNOX = ΣNOX + NOXA - NOXD.
Die Größe ΣNOX ist eine geschätzte Größe von NOx in dem
vorangehenden Verarbeitungszyklus.
Bei dieser Ausführungsform 1 erreicht, wie in Fig. 8 gezeigt,
die ein Zeitablaufdiagramm für die Luft/Kraftstoff-
Verhältnissteuerung bzw. -regelung darstellt, die erste
geschätzte Größe 1ΣNOX für das absorbierte NOx die maximal
zulässige Größe MAX, und Stickstoffoxid NOx wird von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 abgeleitet, indem das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis der Mischung zeitweise angereichert wird.
SOx ist in dem Abgas enthalten, und nicht nur Stickstoffoxid
NOx sondern auch Schwefeloxid SOx wird durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 absorbiert. Der Mechanismus für das
Absorbieren dieses Schwefeloxids SOx durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 wird als identisch zu denjenigen für
Stickstoffoxid NOx angesehen. D. h., bei Heranziehung eines
NOx-Absorberkatalysators 18 mit Platin Pt und Barium Ba
getragen auf einem Träger - als ein Beispiel - haftet, wie
bei dem NOx-Absorptionsmechanismus dann, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorberkatalysator
18 strömenden Abgases mager ist, Sauerstoff O2 an der
Oberfläche von Platin Pt in der Form von Sauerstoffionen O2 -.
Das in dem Abgas enthaltene SO2 (das im folgenden als
"zuströmendes Abgas" bezeichnet wird) das in dem NOx-
Absorberkatalysator 18 strömt, reagiert mit den
Sauerstoffionen O2 - an der Oberfläche des Platins Pt, und es
wird zu SO3. Ein Teil dieses gebildeten SO3 wird weiter an
der Oberfläche von Platin Pt oxidiert und haftet an dem
Bariumoxid BaO des NOx-Absorberkatalysators 18, dispergiert
in den NOx-Absorberkatalysator 18 in der Form von
Schwefelsäureionen SO4 2-, und es bildet ein stabiles Sulfat
BaSO4.
Jedoch ist das Sulfat BaSO4 stabil, und es ist kaum
aufgelöst. Selbst wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der
Mischung in einer kurzen Zeitperiode angereichert wird, wie
in Fig. 8 gezeigt, ist nahezu das gesamte Sulfat BaSO4 nicht
aufgelöst, und verbleibt, wie es ist. Demnach erhöht sich mit
dem Verlauf der Zeit die Menge des Sulfats BaSO4, das in dem
NOx-Absorberkatalysator 18 enthalten ist. Demnach verringert
sich mit dem Verlauf der Zeit die maximale Menge NOx, die
sich durch den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbieren läßt,
in allmählicher Weise. In anderen Worten ausgedrückt,
verschlechtert sich das Leistungsvermögen des NOx-
Absorberkatalysators 18 allmählich über den Verlauf der Zeit.
Bei Absinken der maximalen Menge von NOx, das sich durch den
NOx-Absorberkatalysator 18 absorbieren läßt, ist NOx von dem
NOx-Absorberkatalysator 18 abzuleiten, während die Menge des
durch den NOx-Absorberkatalysators 18 absorbierten NOx gering
ist. Hierzu ist es erforderlich, die maximale Menge von NOx
zu detektieren, die sich durch den NOx-Absorberkatalysator 18
absorbieren lälßt, d. h. den Verschlechterungsumfang des NOx-
Absorberkatalysators 18, und zwar in genauer Weise.
Gemäß der Ausführungsform 1 wird die Menge des tatsächlich
durch den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbierten NOx, d. h.
der Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators 18,
wie folgt detektiert. Der Verschlechterungsumfang des NOx-
Absorberkatalysators 18 wird anhand einer Zeit detektiert,
die von der Zeit ausgehend verstreicht, zu der das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung sich von mager zu
angereichert ändert, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die
Spannung des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 von einer
Spannung zum Anzeigen eines mageren Luft/Kraftstoff-
Verhältnis zu einer Spannung zum Anzeigen eines
angereicherten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert. D. h., dann,
wenn die Mischung des der Verbrennungskammer 3 zugeführten
Gemisches angereichert wird, wird - wie in Fig. 4 gezeigt -
ein Abgas mit unverbranntem Kohlenwasserstoff HC,
Kohlenmonoxid CO und Sauerstoff O2 von der Verbrennungskammer
3 abgeleitet. Jedoch reagiert Sauerstoff O2 kaum mit
Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid CO, und es wird in die
Luft über den NOx-Absorberkatalysator 18 abgeleitet.
Wird die Mischung angereichert, so wird Stickstoffoxid NOx
von dem NOx-Absorberkatalysator 18 abgeleitet. Der nicht
verbrannte Kohlenwasserstoff HC und das nicht verbrannte
Kohlenmonoxid CO in diesem Abgas werden zum Produzieren von
Stickstoffoxid NOx verwendet, das von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 abgeleitet wird. Demnach werden dann,
wenn NOx von dem NOx-Absorberkatalysator 18 abgeleitet wird,
der nicht verbrannte Kohlenwasserstoff HC und das nicht
verbrannte Kohlenmonoxid CO nicht von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 insgesamt abgeleitet. Demnach enthält
während dem Ableiten von Stickstoffoxid NOx von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 das von dem NOx-Absorberkatalysator 18
abgeleitete Abgas Sauerstoff O2, jedoch nicht in irgendeiner
Weise den nicht verbrannten Kohlenwasserstoff HC und das
nicht verbrannte Kohlenmonoxid CO, und das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis des von dem NOx-Absorberkatalysator 18
abgeleiteten Abgases ist leicht mager.
Anschließend erfolgt dann, wenn das durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 absorbierte NOx vollständig abgeleitet
wird, das direkte Ableiten des nicht verbrannten
Kohlenwasserstoffes HC und des nicht verbrannten
Kohlenmonoxids CO in dem Abgas von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 ohne Verwendung zum Reduzieren des
Stickstoffoxids NOx in dem NOx-Absorberkatalysator 18,
wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 abgeleiteten Abgas angereichert wird.
D. h., bei vollständigem Ableiten des durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 absorbierten Stickstoffoxids NOx
ändert sich das von dem NOx-Absorberkatalysator 17
abgeleitete Abgas von mager zu angereichert. In diesem Fall
ist die Menge NOXA des absorbierten NOx proportional zu einer
Zeit, die von der Zeit ausgehend verstreicht, zu der das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorberkatalysator
18 strömenden Abgas von mager zu angereichert geschaltet
wird, bis zu der Zeit, zu der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des von dem NOx-Absorberkatalysator 18 abgeleiteten Abgases
angereichert wird. Demnach läßt sich die Menge NOXA des
absorbierten NOx anhand dieser verstrichenen Zeit erhalten.
Dies wird detailliert unter Bezug auf die Fig. 9 erläutert,
die die Beziehung zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F
und den Ausgangsspannungen der Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensoren 20 und 22 zeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt,
geben die Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren 20 und 22 eine
Spannung von ungefähr 0.9 V dann aus, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis der der Verbrennungskammer 3
zugeführten Mischung angereichert wird, ferner von 0.1 V
dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Mischung mager
ist, und von ungefähr 0.45 V dann, wenn das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis der Mischung stöchiometrisch ist.
Die Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen Änderungen in dem
Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fin des in dem NOx-
Absorberkatalysators 18 strömenden Abgases (auf das im
folgenden als "Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden
Abgas" Bezug genommen wird), Änderungen der Ausgangsspannung
V des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 und Änderungen des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fout des aus dem NOx-
Absorberkatalysator 18 ausströmenden Abgases (auf das
hiernach als "Luft/Kraftstoff-Verhältnis des ausströmenden
Abgases" Bezug genommen wird). Wie in Fig. 10 gezeigt, sinkt
dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fin des
zuströmenden Abgases von mager zu angereichert umgeschaltet
wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fout des ausströmenden
Abgases schnell auf ungefähr einen stöchiometrischen Pegel
ab. Jedoch wird während dem Ableiten von NOx durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fout
des ausströmenden Abgases bei einem leicht mageren Pegel
gehalten. Demnach beträgt die Ausgangsspannung V des
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 ungefähr 0.1 V. Hiernach
verringert sich dann, wenn das durch den NOx-
Absorberkatalysator 18 absorbierte Stickstoffoxid NOx
vollständig abgeleitet ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
A/Fout des ausströmenden Abgases schnell, und es wird
angereichert, und die Spannung V des Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensors 22 steigt schnell zu ungefähr 0.9 V an.
Die Fig. 11 zeigt Änderungen der Ausgangsspannung V des
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 gemäß der Menge NOXA des
absorbierten NOx. Numerische Werte 100 mg, 200 mg, 300 mg und
400 mg in der Fig. 11 bezeichnen die Menge NOXA des
absorbierten NOx. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist bei
ansteigender Menge NOXA des absorbierten NOx ein Anstieg der
Spannung V des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 mehr
verzögert.
Zum Detektieren des Verschlechterungsumfangs des NOx-
Absorberkatalysators 18 ist es dann, wenn die erste NOx-
Schätzmenge 1ΣNOX die maximal zulässige Menge NOx ist,
erforderlich, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fin bei dem
zuströmenden Abgas von mager zu angereichert zu schalten und
die verstrichene Zeit t zu erhalten. Die zweite NOx
Schätzmenge 2ΣNOX wird anhand dieser verstrichenen Zeit t
erhalten, und sie wird mit der ersten NOx-Schätzmenge 1ΣNOX
verglichen. Die Fig. 12 und die Fig. 13 zeigen eine Routine
zum Beurteilen des Verschlechterungsumfangs des NOx-
Absorberkatalysators 18 auf der Grundlage der verstrichenen
Zeit t, die erforderlich ist, daß eine Änderung der
Ausgangsspannung V bei dem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor
22 auftritt, wie in Fig. 11 gezeigt.
Unter Bezug auf die Fig. 12 und die Fig. 13 ist zu erkennen,
daß die Grundmenge TP des eingespritzten Kraftstoffes gemäß
Schritt 100 nach Fig. 12 berechnet wird. Im Schritt 101 wird
beurteilt, ob ein NOx Entladeflag gesetzt ist, und zwar zum
Anzeigen, daß Stickstoffoxid NOx von dem NOx-
Absorberkatalysator 18 abgeleitet werden sollte. Ist das NOx-
Entladeflag nicht gesetzt, so wird in dem Schritt 102
beurteilt, ob ein NOx-Entladeflag rückgesetzt wurde. Wurde
das NOx-Entladeflag nicht rückgesetzt, so erfolgt im Schritt
103 das Berechnen eines Korrekturkoeffizienten K anhand der
Fig. 3. Im Schritt 104 wird beurteilt, ob der
Korrekturkoeffizient K 1.0 ist. Gilt K = 1.0, so wird die
Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Schritt 119
durchgeführt. Diese Regelung ist in Fig. 14 gezeigt. Wird in
dem obigen Schritt 104 beurteilt, daß K nicht gleich 1.0 ist,
so wird der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF bei 1.0 im
Schritt 105 fixiert, und die Kraftstoffeinspritzzeit wird im
Schritt 106 zu TAV = TP.K.FAF berechnet.
In dem Schritt 107 wird beurteilt, ob der
Korrekturkoeffizient K kleiner als 1.0 ist. Ist K < 1.0, d. h.
sollte die magere Mischung verbrannt werden, so wird im
Schritt 108 die Menge NOXA des absorbierten NOx anhand der
Fig. 6(A) berechnet, und im Schritt 109 wird die Menge NOXD
des abgeleiteten NOx zu dem Wert 0 gesetzt, und die Routine
geht zu dem Schritt 112 über. Wird in dem obigen Schritt 107
beurteilt, dass gilt K ≧ 1.9 gilt, d. h., dass eine
stöchiometrische Mischung oder eine magere Mischung verbrannt
werden sollte, so wird in dem Schritt 110 die Menge NOXD des
abgeleiteten NOx anhand der Fig. 6(B) berechnet, und im
Schritt 111 wird die Menge NOXA des absorbierten NOx zu dem
Wert 0 gesetzt, und die Routine geht zu dem Schritt 112 über.
Im Schritt 112 wird die erste NOx-Schätzmenge 1ΣNOX = ΣNOX +
NOXA - NOXD berechnet, und im Schritt 113 wird beurteilt, ob
die erste NOx-Schätzmenge 1ΣNOX negativ wird. Gilt 1ΣNOX < 0,
so wird im Schritt 114 1ΣNOX zu dem Wert 0 gesetzt. Im
Schritt 115 wird beurteilt, ob die erste NOx-Schätzmenge 1
ΣNOX größer als die maximal zulässige Menge MAX ist. Gilt 1
ΣNOX < MAX, so wird im Schritt 116 das NOx-Ableitflag
gesetzt. Ist das NOx-Ableitflag gesetzt, so wird im Schritt
117 die NOx-Ableitverarbeitung ausgeführt. Diese NOx-
Ableitverarbeitung ist in Fig. 15 gezeigt. Wird beurteilt,
daß das NOx-Ableitflag gesetzt wurde (siehe Schritt 102), so
wird im Schritt 118 eine Verschlechterung beurteilt. Diese
Verschlechterungsbeurteilung ist in Fig. 16 gezeigt.
Die Regelung zum Beibehalten des Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bei einem stöchiometrischen Pegel auf der Grundlage der
Ausgangsspannung V1 des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 20,
die im Schritt 119 nach Fig. 12 durchgeführt wird, wird unter
Bezug auf die Fig. 14 beschrieben. Wie oben beschrieben,
erzeugt der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 20 eine
Ausgangsspannung V1 von ungefähr 0.9 V dann, wenn die
Mischung angereichert ist. Wie in Fig. 14 gezeigt, wird im
Schritt 130 beurteilt, ob die Ausgangsspannung V1 gleich oder
kleiner als die erste Referenzspannung Vr1 ist, die ungefähr
0.45 V beträgt. Gilt V1 ≦ Vr1, d. h. dann, wenn das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, wird der
Verzögerungszählwert CDL im Schritt 131 um 1 dekrementiert.
In dem nachfolgenden Schritt 132 wird beurteilt, ob der
Verzögerungszählwert CDL kleiner als der kleinste Wert TDR
ist. Gilt CDL < TDR, so wird in dem Schritt 133 der
Verzögerungszählwert CDL zu dem kleinsten Wert TDR gesetzt,
und die Routine geht zu dem Schritt 137 über. Demnach wird
dann, wenn V1 ≦ Vr1 gilt, der Verzögerungszählwert CDL in
jedem Zyklus der Routineverarbeitung dekrementiert, und er
wird letztendlich bei TDR gehalten.
Wird in dem Schritt 130 beurteilt, dass V1 < Vr1 gilt, d. h.
ist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis angereichert, so wird im
Schritt 134 der Verzögerungszählwert CDL um den Wert 1
inkrementiert. Hiernach wird in dem Schritt 135 beurteilt, ob
der Verzögerungszählwert CDL größer als der größte Wert TDL
ist. Gilt CDL < TDL, so wird der Verzögerungszählwert CDL zu
TDL im Schritt 136 gesetzt, und die Routine geht zu dem
Schritt 137 über. Demnach wird dann, wenn V1 < Vr1 gilt, der
Verzögerungszählwert CDL in jedem Zyklus der
Routineverarbeitung inkrementiert, und er wird letztendlich
bei TDL gehalten.
Im Schritt 137 wird beurteilt, ob sich das Vorzeichen des
Verzögerungszählwert CDL von positiv zu negativ oder von
negativ zu positiv ändert, und zwar während einem
Zeitintervall, ausgehend von dem vorangehenden
Verarbeitungszyklus zu dem momentanen Verarbeitungszyklus.
Hat sich das Vorzeichen des Verzögerungszählwerts CDL
verändert, so wird im Schritt 138 beurteilt, ob sich das
Vorzeichen des Verzögerungszählwerts von positiv zu negativ
geändert hat, d. h. ob sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
angereichert zu mager geändert hat. Wird beurteilt, daß sich
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von angereichert zu mager
geändert hat, so wird im Schritt 139 ein
Anreicherungssprungwert RSR zu dem Rückkopplungs-
Korrekturkoeffizient FAF addiert, und der Rückkopplungs-
Korrekturkoeffizient FAF ist demnach durch den
Anreicherungssprungwert RSR abrupt erhöht. Wird in dem obigen
Schritt 138 beurteilt, daß sich das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis nicht von angereichert zu mager geändert hat, so
wird ein Mager-Sprungwert RSL von dem Rückkopplungs-
Korrekturwert im Schritt 140 subtrahiert, und der
Rückkopplungs-Korrekturwert FAF ist demnach durch den Mager-
Sprungwert RSL abrupt verringert.
Wird in dem obigen Schritt 137 beurteilt, daß sich das
Vorzeichen des Verzögerungszählwert CDL nicht geändert hat,
so wird im Schritt 141 beurteilt, ob das Vorzeichen des
Verzögerungszählwerts CDL negativ ist. Gilt CDL ≦ 0, so wird
in dem Schritt 142 ein Anreicherungsintegralwert KIR (KIR < RSR)
zu dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF addiert, und
der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF erhöht sich
demnach in jedem Zyklus der Verarbeitungsroutine. Wird in dem
obigen Schritt 141 beurteilt, daß CDL < 0 gilt, so wird ein
Mager-Integralwert KIL von dem Rückkopplungs-
Korrekturkoeffizient FAF im Schritt 143 subtrahiert, und
demnach wird der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient in jedem
Zyklus der Verarbeitungsroutine dekrementiert. Im Ergebnis
wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem
stöchiometrischen Wert geregelt.
Die im Schritt 118 der Fig. 12 durchgeführte NOx-
Entladesteuerung bzw. Regelung wird unter Bezug auf die Fig.
15 beschrieben. Wie in Fig. 15 gezeigt, wird im Schritt 170
beurteilt, ob die verstrichene Zeit t' im Zeitpunkt der NOx-
Entladesteuerung des vorangehenden Verarbeitungszyklus kürzer
als die vorgegebene erste Referenzzeit t1 ist. Gilt t' ≧ t1,
so wird in dem Schritt 172 der Korrekturkoeffizient K zu
einem relativ großen vorgegebenen Wert KK2 von beispielsweise
1.2 geändert, und gilt t' < t1, so wird in dem Schritt 171
der Korrekturkoeffizient K zu einem relativ kleinen
vorgegebenen Wert KK1 von beispielsweise ungefähr 1.05
geändert. In dem nachfolgenden Schritt 173 wird der
Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF bei 1.0 fixiert, und
im Schritt 174 wird die verstrichene Zeit t' um 1
inkrementiert (die verstrichene Zeit t' = t' + 1), und im
Schritt 175 wird beurteilt, ob die Ausgangsspannung V2 des
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 größer als der
vorgegebene zweite Referenzwert Vr2 (von beispielsweise 0.45 V)
wird. Gilt V2 < Vr2, so wird in dem Schritt 176 die
verstrichene Zeit t' zu t aktualisiert, die um 1 größer als
t' ist. Anschließend wird in dem Schritt 177 beurteilt, ob
die Zeit t kürzer als die zweite Referenzzeit t2 ist. Die
zweite Referenzzeit t2 ist eine Konstante, die sich in
Übereinstimmung mit der Tatsache unterscheidet, ob der
Korrekturkoeffizient K gleich KK1 oder KK2 ist. Gilt t ≧ t2
so wird in dem Schritt 178 die zweite geschätzte Menge 2ΣNOx
für durch den NOx-Absorberkatalysator 18 absorbierte NOx
berechnet, und zwar auf der Grundlage der verstrichenen Zeit
t anhand der in Fig. 16(A) und 16(B) gezeigten Beziehung.
Hiernach wird der durch Multiplizieren der ersten NOx-
Schätzmenge 1ΣNOx um einen bestimmten Wert α (wünschenswert
ist ein Wert von 0.9 bis 1.0) erhaltene Wert α.1ΣNOx mit
der zweiten NOx-Schätzmenge 2ΣNOx verglichen. Gilt 2ΣNOx ≧ α
.ΣNOx, so wird die Verschlechterung des Katalysators als
innerhalb des zulässigen Bereichs liegend angesehen, und in
dem Schritt 180 wird die maximal zulässige Menge MAX des
durch den NOx-Absorberkatalysators 18 absorbierten NOx zu der
zweiten NOx-Schätzmenge 2ΣNOx aktualisiert.
Nun erfolgt unter Bezug auf die Fig. 17 eine Beschreibung der
Schwefelregeneriersteuerung bzw. -regelung, die dann
ausgeführt wird, wenn in dem obigen Schritt 177 t < t2 gilt
oder wenn in dem obigen Schritt 179 2ΣNOx < α.1ΣNOx gilt.
Wie in Fig. 17 gezeigt, wird in dem Schritt 200 bestimmt, ob
ein Schwefelregenerierflag zum Beurteilen der Tatsache
gesetzt ist, ob eine Schwefelregeneriersteuerung bei der NOx-
Ableitsteuerung des vorangehenden Verarbeitungszyklus
durchgeführt wurde. Wurde in dem vorangehenden
Verarbeitungszyklus das Schwefelregenerieren nicht
durchgeführt, so wird beurteilt, daß der NOx-
Absorberkatalysator durch Vergiftung oder dergleichen in dem
momentanen Zyklus verschlchtert ist, und in dem Schritt 201
wird ein Schwefelregenerieren ausgeführt. Wird in dem obigen
Schritt 200 beurteilt, daß in dem vorangehenden
Verarbeitungszyklus das Schwefelregenerieren ausgeführt
wurde, so wird in dem Schritt 202 beurteilt, ob die
verstrichene Zeit t zum Reinigen von NOx in dem momentanen
Verarbeitungszyklus länger als die zweite Referenzzeit t2
ist. Gilt t < t2, so wird im Schritt 201 das
Schwefelregeneriersteuern ausgeführt. Wird in dem obigen
Schritt 202 beurteilt, daß t ≦ t2 gilt, so wird in dem
Schritt 203 beurteilt, ob der Korrekturkoeffizient K gleich
oder größer als die Konstante KK2 ist. Gilt K = KK2, so wird
die Verschlechterung des NOx-Absorberkatalysators 18 als
innerhalb des zulässigen Bereichs liegend angesehen, und in
dem Schritt 201 wird die Schwefelregeneriersteuerung
ausgeführt. Wird in dem obigen Schritt 203 beurteilt, daß K =
KK1 gilt, so wird in dem Schritt 204 beurteilt, daß sich der
NOx-Absorberkatalysator verschlechtert, und es wird eine
Alarmanzeige 40 aktiviert, um den Fahrzeugführer über die
Verschlechterung des NOx-Absorberkatalysators 18 durch einen
Klang, durch ein Bild oder eine Sprache zu informieren. Die
Verschlechterung des Katalysatorleistungsumfangs des NOx-
Absorberkatalysators aufgrund des Schwefeloxids SOx in dem
Abgas wird als "Schwefelvergiftung" bezeichnet, und das
Wiederherstellen der NOx-Absorberfähigkeit des NOx-
Absorberkatalysators durch Auflösen eines Sulfats BaSO4 als
Grund dieser Schwefelvergiftung wird als
"Schwefelregenerieren" bezeichnet. Die Steuerung dieser
Schwefelregenerierung bedeutet im Betrieb zum Beibehalten der
Einlaßtemperatur des NOx-Absorberkatalysators 18 bei 600 bis
700°C während einer vorgegebenen Zeit (beispielsweise 100
Sekunden) in einem angereicherten Umfeld.
Gemäß der obigen Ausführungsform 1 wird nach dem Fixieren des
Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF zu 1.0 im Schritt 173
für die NOx-Entladesteuerung gemäß Fig. 17 die verstrichene
Zeit t' im Schritt 174 um den Wert 1 inkrementiert (t' ← t'
+ 1), und zwar in dem Schritt 174. Wie in Fig. 18 gezeigt,
wird zwischen dem Schritt 173 und dem Schritt 174 ein Schritt
173' gemäß der Ausführungsform 2 zum Beurteilen der Tatsache
eingefügt, ob die Ausgangsspannung V1' als Ausgangsspannung
V1 pro Minute des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 20
stromaufwärts zu dem NOx-Absorberkatalysator 18 größer als
die erste Referenzspannung Vr1 ist. Gilt V1' < Vr1, so wird
die verstrichene Zeit t' im Schritt 174 um den Wert 1
inkrementiert, und gilt V1' ≦ Vr1, so wird die Verarbeitung
zum Steuern der Entladung von NOx beendet. Demnach läßt sich
gemäß der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform 2 aufgrund der
Tatsache, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases
durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 20 stromaufwärts
zu den NOx-Absorberkatalysator 18 gemessen wird und die
Messung der verstrichenen Zeit nach dem Zeitpunkt beginnt, zu
dem das Abgas angereichert ist, die verstrichene Zeit t ohne
Einfluß durch eine Verzögerungszeit gegenüber der Zeit
messen, zu der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
angereichert zu mager durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-
Umschaltvorrichtung geschaltet wird, bis zu der Zeit, zu der
das Abgas tatsächlich angereichert wird. Demnach läßt sich
die zweite NOx-Schätzmenge 2ΣNOx genau berechnen.
Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung erfolgt dann, wenn die erste Schätzmenge des durch
den NOx-Absorberkatalysator absorbierten NOx einen
Entscheidungspegel übersteigt, eine Schätzung dahingehend,
daß die Menge des durch den NOx-Absorberkatalysator
absorbierten NOx maximal ist, und das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis des in den NOx-Absorberkatalysator strömenden
Abgases wird von mager zu angereichert geschaltet, und die
zweite Schätzmenge für NOx wird anhand einer Zeit erhalten,
die erforderlich ist, damit eine Änderung des Ausgangspegels
bei dem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor auftritt, die
Verschlechterung des NOx-Absorberkatalysators wird anhand
eines Vergleichs der ersten NOx-Schätzmenge und der zweiten
NOx-Schätzmenge erhalten, und die für die Änderung des
Ausgangspegels erforderliche Zeit wird durch Reduzierung des
Anreicherungsumfangs des Abgases im Zeitpunkt des
angereicherten Betriebs dann verlängert, wenn die für die
Änderung des Ausgangspegels des Luft/Kraftstoff-
Verhältnissensors erforderliche Zeit kürzer als eine
vorgegebene Zeit ist, wodurch es möglich ist, den
Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators genau zu
beurteilen.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
dann, wenn beurteilt wird, daß der Verschlechterungsumfang
des NOx-Absorberkatalysators einen vorgegebenen Pegel
übersteigt, das Regeln bzw. Steuern des Schwefelregenerierens
ausgeführt. Demnach läßt sich die Absorptionsfähigkeit des
NOx-Absorberkatalysators genauer entwickeln.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es
möglich, zu vermeiden, daß ein Fahrzeug bewegt wird, während
sich das Abgas verschlechtert, und zwar durch Anzeigen der
Verschlechterung der NOx-Absorptionsfähigkeit des NOx-
Absorberkatalysators mit einem Alarm.
Claims (4)
1. Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor, enthaltend:
einen NOx-Absorberkatalysator (18) zum Absorbieren von NOx, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines einströmenden Abgases mager ist sowie zum Reinigen und Ableiten des hierin absorbierten NOx dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases angereichert ist;
einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (22) zum Detektieren der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas stromabwärts zu dem NOx-Absorberkatalysator (18);
eine erste NOx-Schätzvorrichtung (301) zum Erhalten einer ersten Schätzmenge von NOx, die als durch den NOx- Absorberkatalysator (18) absorbiert geschätzt wird;
eine Beurteilungsvorrichtung (302) zum Beurteilen, ob die durch die erste NOx-Schätzvorrichtung (301) erhaltene NOx-Schätzmenge einen Entscheidungspegel zum Beurteilen übersteigt, zum Beurteilen, dass die erste NOx-Schätzmenge die maximal zulässige NOx-Menge für den NOx-Absorberkatalysator (18) ist;
Eine elektronische Steuereinheit 30 ist ein digitaler Computer, der einen ROM-Speicher (Nurlesespeicher) 32 enthält, sowie einen RAM-Speicher (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 33, eine CPU-Einheit (Mikroprozessor) 34, einen Sicherungs-RAM-Speicher 35, der immer mit einer Stromversorgung verbunden ist, einen Eingangsanschluß 36, einen Ausgangsanschluß 37, A/D-Umsetzer 38 und Treiberschaltungen 39, die alle miteinander durch einen bilateralen Bus 31 verbunden sind. Ein Drucksensor 19 zum Ausgeben einer Ausgangsspannung proportional zu dem Absolutdruck des Druckausgleichbehälters 10 ist in dem Druckausgleichbehälter 10 plaziert, und die Ausgangsspannung des Drucksensors 19 liegt an dem Eingangsanschluß 38 über zugeordnete A/D-Umsetzer 38 an. Ein Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 20 vom Schalttyp mit der Bezeichnung "O2- Sensor" ist in dem Auspuffkrümmer 15 stromabwärts zu dem NOx- Absorberkatalysator 18 installiert, und die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 20 liegt bei dem Eingangsanschluß 36 über den zugeordneten A/D-Umsetzer 38 an. Ein anderer Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor vom Schalttyp 22 mit der Bezeichnung "O2-Sensor" ist in dem Auspuffrohr 21 stromabwärts zum dem NOx-Absorberkatalysator 18 installiert, und die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 liegt bei dem Eingangsanschluß 36 über den zugeordneten A/D-Umsetzer 38 an. Ein Drehzahlsensor 23 zum Erzeugen eines Ausgangspulses zum Anzeigen einer Motorgeschwindigkeit N und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 zum Erzeugen eines Ausgangspulses zum Anzeigen einer Fahrzeuggeschwindigkeit sind mit dem Eingangsanschluß 36 verbunden. Der Ausgangsanschluß 37 ist mit der Zündkerze 4 und dem angereichert ändert, durch Reduzieren des Anreicherungsumfangs des Abgases im Zeitpunkt des Schaltens des Luft/Kraftstoff-Verhältnis von mager zu angereichert dann, wenn die Zeit, die erforderlich ist, damit sich die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff- Verhältnissensors (22) von mager zu angereichert ändert, kürzer als ein vorgegebener Wert ist.
einen NOx-Absorberkatalysator (18) zum Absorbieren von NOx, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines einströmenden Abgases mager ist sowie zum Reinigen und Ableiten des hierin absorbierten NOx dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases angereichert ist;
einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (22) zum Detektieren der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas stromabwärts zu dem NOx-Absorberkatalysator (18);
eine erste NOx-Schätzvorrichtung (301) zum Erhalten einer ersten Schätzmenge von NOx, die als durch den NOx- Absorberkatalysator (18) absorbiert geschätzt wird;
eine Beurteilungsvorrichtung (302) zum Beurteilen, ob die durch die erste NOx-Schätzvorrichtung (301) erhaltene NOx-Schätzmenge einen Entscheidungspegel zum Beurteilen übersteigt, zum Beurteilen, dass die erste NOx-Schätzmenge die maximal zulässige NOx-Menge für den NOx-Absorberkatalysator (18) ist;
Eine elektronische Steuereinheit 30 ist ein digitaler Computer, der einen ROM-Speicher (Nurlesespeicher) 32 enthält, sowie einen RAM-Speicher (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 33, eine CPU-Einheit (Mikroprozessor) 34, einen Sicherungs-RAM-Speicher 35, der immer mit einer Stromversorgung verbunden ist, einen Eingangsanschluß 36, einen Ausgangsanschluß 37, A/D-Umsetzer 38 und Treiberschaltungen 39, die alle miteinander durch einen bilateralen Bus 31 verbunden sind. Ein Drucksensor 19 zum Ausgeben einer Ausgangsspannung proportional zu dem Absolutdruck des Druckausgleichbehälters 10 ist in dem Druckausgleichbehälter 10 plaziert, und die Ausgangsspannung des Drucksensors 19 liegt an dem Eingangsanschluß 38 über zugeordnete A/D-Umsetzer 38 an. Ein Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 20 vom Schalttyp mit der Bezeichnung "O2- Sensor" ist in dem Auspuffkrümmer 15 stromabwärts zu dem NOx- Absorberkatalysator 18 installiert, und die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 20 liegt bei dem Eingangsanschluß 36 über den zugeordneten A/D-Umsetzer 38 an. Ein anderer Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor vom Schalttyp 22 mit der Bezeichnung "O2-Sensor" ist in dem Auspuffrohr 21 stromabwärts zum dem NOx-Absorberkatalysator 18 installiert, und die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 22 liegt bei dem Eingangsanschluß 36 über den zugeordneten A/D-Umsetzer 38 an. Ein Drehzahlsensor 23 zum Erzeugen eines Ausgangspulses zum Anzeigen einer Motorgeschwindigkeit N und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 zum Erzeugen eines Ausgangspulses zum Anzeigen einer Fahrzeuggeschwindigkeit sind mit dem Eingangsanschluß 36 verbunden. Der Ausgangsanschluß 37 ist mit der Zündkerze 4 und dem angereichert ändert, durch Reduzieren des Anreicherungsumfangs des Abgases im Zeitpunkt des Schaltens des Luft/Kraftstoff-Verhältnis von mager zu angereichert dann, wenn die Zeit, die erforderlich ist, damit sich die Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff- Verhältnissensors (22) von mager zu angereichert ändert, kürzer als ein vorgegebener Wert ist.
2. Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reiniger ferner
einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (20) enthält, und
zwar zum Detektieren der Konzentration von Sauerstoff in
dem Abgas stromaufwärts zu dem NOx-Absorberkatalysator
(18), und dass die zweite NOx-Schätzvorrichtung (304)
eine Vorrichtung zum Starten der Messung der Zeit dann
enthält, wenn sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von
mager zu angereichert ändert oder wenn sich die
Ausgangsgröße des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (20)
stromaufwärts zu dem NOx-Absorberkatalysator (18) von
mager zu angereichert ändert.
3. Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner eine
Schwefelregeneriervorrichtung (306) enthält, und zwar
zum Ausführen der Regelung der Schwefelregenerierung
dann, wenn die Verschlechterungs-Beurteilungsvorrichtung
(305) beurteilt, dass der Verschlechterungsumfang des
NOx-Absorberkatalysators (18) einen vorgegebenen Pegel
übersteigt.
4. Abgasreiniger für einen Verbrennungsmotor nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er
ferner eine Alarmgeneriervorrichtung (307) enthält, zum
Erzeugen eines Alarms dann, wenn die Verschlechterungs-
Beurteilungsvorrichtung (305) beurteilt, dass der
Verschlechterungsumfang des NOx-Absorberkatalysators
(18) einen vorgegebenen Pegel übersteigt.
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