DE10114971A1

DE10114971A1 - Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE10114971A1
Application number: DE10114971A
Authority: DE
Inventors: Shinya Hirota
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: FR2806753B1; FR2806753A1; DE10114971B4

Abstract

Eine Abgasreinigungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen Aufbau, beim dem ein Sauerstoff okkludierendes/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel (61), das Sauerstoff absorbiert und zurückhält, wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt wenn die Konzentration von Umgebungssauerstoff abnimmt, in einem Partikelfilter (22) angeordnet ist. Wenn sich bei dieser Abgasreinigungsanlage die Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat, wird das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt, um die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen. Indem die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff akkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederhergestellt wird, wird es möglich, Feststoffpartikel durch Oxidation unter Verwendung des von dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel (61) abgegebenen Aktivsauerstoffs ohne helle Flammenbildung zu entfernen, bevor dieFeststoffpartikel laminar an das Partikelfilter (22) angelagert werden, und den Aktivsauerstoff zum Entfernen der Feststoffpartikel durch Oxidation abzugeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine.

Es ist eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei der ein Partikelfilter bzw. Rußfilter zum Entfernen der Feststoffpartikel aus dem von einem Verbrennungsraum abgegeben Abgas in einer Abgasleitung der Kraftmaschine angeordnet ist. Eine Abgasreinigungsanlage dieses Typs ist in der JP-Patentveröffent lichungsschrift Nr. HEI 7-106290 offengelegt.

Die JP-Patentveröffentlichungsschrift Nr. HEI 7-106290 beschreibt jedoch nicht, daß ein auf einem Partikelfilter getragener Katalysator Sauerstoff absorbiert und zurückhält, wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist. Die JP- Patentveröffentlichungsschrift Nr. HEI-106290 beschreibt darüber hinaus nicht, daß der auf dem Partikelfilter getragene Katalysator den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt, wenn die Konzentration von Umgebungssauerstoff abgenommen hat. Daher ist es bei der in der JP-Patentveröffentlichungsschrift Nr. HEI 7-106290 offengelegten Abgasreinigungsanlage nicht möglich, Sauerstoff zu absorbieren und zurückzuhalten, wenn eine Überschußmenge Sauerstoff vorliegt, und den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff abzugeben, wenn die Konzentration von Umgebungssauerstoff abgenommen hat. Infolgedessen ist es bei der in der JP-Patentveröffentlichungsschrift Nr. HEI 7-106290 offengelegten Abgas reinigungsanlage auch dann nicht möglich, das Abgas auf einer hohen Temperatur zu halten oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett einzustellen, wenn sich die Leistungs fähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat.

Bei einer Dieselkraftmaschine ist ein Partikelfilter in einer Abgasleitung der Kraftma schine angeordnet, um die im Abgas enthaltenen Feststoffpartikel zu entfernen. Die Feststoffpartikel im Abgas werden vorübergehend auf dem Partikelfilter gesammelt und daraufhin durch Entzündung verbrannt, wodurch das Partikelfilter regeneriert wird. Die auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikel werden jedoch nur dann durch Entzündung verbrannt, wenn sie eine Temperatur erreichen, die annähernd gleich oder höher als 600°C ist. Die Abgastemperatur in einer Dieselkraftmaschine liegt anderer seits weit unter 600°C. Folglich ist es schwierig, die auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikel durch Entzündung unter Verwendung der Abgaswärme zu verbrennen.

Wenn NO₂ mit den auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikeln zur Reaktion gebracht wird, ist es selbst bei einer relativ niedrigen Temperatur möglich, diese durch Entzündung zu verbrennen (NO₂ + C → NO + CO, NO₂ + CO → NO + CO₂, 2NO₂ + C → 2NO + CO₂). Die meisten der im Abgas enthaltenen Stickstoffoxide sind jedoch NO. Um Feststoffpartikel durch Entzündung unter Verwendung der Reaktion mit NO₂ zu verbrennen, muß demnach NO in NO₂ überführt werden. In diesem Fall wird es möglich, NO in NO₂ zu überführen, wenn ein Oxidationskatalysator in einer Abgaslei tung der Kraftmaschine vor bzw. stromaufwärts von dem Partikelfilter angeordnet ist, der NO oxidiert. Dann können die auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikel selbst bei einer relativ niedrigen Temperatur durch Entzündung verbrannt werden.

Es ist ein NO_x-Absorptionsmittel bekannt, welches das NO im Abgas absorbiert, wenn die Abgastemperatur unter einer bestimmten Temperatur wie etwa 350°C liegt, und das absorbierte NO in Form von NO₂ abgibt, wenn die Abgastemperatur 350°C übersteigt. Dieses NO_x-Absorptionsmittel besteht beispielsweise aus einem Edelmetall wie etwa Platin Pt und mindestens einem aus Alkalimetallen wie etwa Kalium K, Natrium Na und Cäsium Cs, Erdalkalielementen wie etwa Barium Ba und Calcium Ca, und Seltenerd elementen wie etwa Lanthan La und Yttrium Y ausgewählten Material.

Wenn die Abgastemperatur im Fall der Verwendung eines solchen NO_x-Absorptions mittels 350°C übersteigt, wird von dem NO_x-Absorptionsmittel NO abgegeben und mittels Platin Pt zu NO₂ oxidiert. Dadurch wird es viel einfacher, die auf dem Partikel filter gesammelten Feststoffpartikel durch Entzündung zu verbrennen.

Der Effekt der Überführung von NO in NO₂ durch den Oxidationskatalysator hängt jedoch von der Abgastemperatur ab. Dieser Überführungseffekt wird nur innerhalb eines bestimmten Abgastemperaturbereichs erzielt. Folglich wird det Effekt einer Überfüh rung von NO in NO₂ nicht mehr erzielt, wenn die Abgastemperatur von diesem Temperaturbereich abweicht. Dann wird es unmöglich, die auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikel durch Entzündung zu verbrennen. Selbst im Falle der Verwendung eines NO_x-Absorptionsmittels wird NO von dem NO_x-Absorptionsmittel nur dann abgegeben, wenn die Abgastemperatur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs von 350°C aufwärts liegt. Davon abgesehen ist der Betrag des vom NO_x-Absorptionsmittel abgegebenen NO begrenzt.

Sodann ist ein Oxidationskatalysator in einer Abgasleitung stromaufwärts von einem Partikelfilter angeordnet, und ein NO_x-Absorptionsmittel ist auf dem Partikelfilter getragen. Wenn sich die Kraftmaschine in dem Betriebszustand einer mittelhohen Last befindet, in dem der Effekt der Überführung von NO in NO₂ durch den Oxidations katalysator erzielt wird, und in dem NO von dem NO_x-Absorptionsmittel abgegeben und in NO₂ überführt wird, werden diese NO₂-Moleküle dazu verwendet, die auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikel durch Entzündung zu verbrennen. Wenn sich die Kraftmaschine in ihrem Hochlastbetriebszustand befindet, in dem eine Erzeugung dieser NO₂-Moleküle nicht zu erwarten ist, werden die auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikel durch Entzündung verbrannt, indem die Abgastemperatur auf 600°C oder eine höhere Temperatur als 600°C angehoben wird. Es ist eine Diesel kraftmaschine bekannt, die so aufgebaut ist, daß während eines Niedriglastbetriebs, in dem eine Erzeugung der NO₂-Moleküle nicht zu erwarten ist, die Abgastemperatur angehoben wird, so daß NO₂ erzeugt wird; daß bei extrem niedriger Last und niedriger Abgastemperatur Leichtöl und Sekundärluft einer Abgasleitung zugeführt werden; und daß die auf dem Partikelfilter gesammelten Feststoffpartikel durch Entzündung mittels der Verbrennungswärme von Leichtöl verbrannt werden (s. JP-Patentanmeldung Nr. HEI 8-338229).

Die Überlegung geht also dahin, daß das Partikelfilter die Feststoffpartikel im Abgas sammelt. Folglich stellte sich die Aufgabe, herauszufinden, wie die auf dem Partikel filter gesammelten Feststoffpartikel, d. h. die laminar auf dem Partikelfilter angelagerten Feststoffpartikel, durch Entzündung verbrannt werden können. Mit anderen Worten, sobald Feststoffpartikel einmal laminar auf dem Partikelfilter angelagert sind, wird es schwierig, sie durch Entzündung zu verbrennen. In diesem Fall wird eine hohe Temperatur von gleich oder mehr als 600°C benötigt, um die angelagerten Feststoffpar tikel durch Entzündung zu verbrennen. Folglich stand im Mittelpunkt des Interesses die Frage, wie eine hohe Temperatur von gleich oder mehr als 600°C zu erzeugen sei.

Wie wiederum obenstehend beschrieben ist, werden die Feststoffpartikel selbst bei einer relativ niedrigen Temperatur durch Entzündung verbrannt, wenn die auf dem Partikel filter angelagerten Feststoffpartikel dazu gebracht werden, mit NO₂ zu reagieren. In diesem Fall können dann die auf dem Partikelfilter angelagerten Feststoffpartikel durch Entzündung verbrannt werden, ohne daß eine hohe Temperatur von gleich oder mehr als 600°C erzeugt wird. Da jedoch der Betriebsbereich beschränkt ist, der in der Lage ist, NO₂ zu erzeugen, ist es nicht möglich, Feststoffpartikel bei einer relativ niedrigen Temperatur in allen Betriebsbereichen durch Entzündung zu verbrennen. Jedenfalls war die zentrale Frage, wie laminar auf dem Partikelfilter angelagerte Feststoffpartikel durch Entzündung verbrannt werden können, unter der Vorgabe, daß das Partikelfilter dazu ausgelegt ist, Feststoffpartikel zu sammeln.

Als Ergebnis ausführlicher Untersuchungen über das Verhalten von Feststoffpartikeln stellte sich heraus, daß Feststoffpartikel unter einer bestimmten Bedingungen nicht an einem Partikelfilter gesammelt werden, und daß die Feststoffpartikel innerhalb einer kurzen Zeitspanne oxidiert werden, sobald sie an dem Partikelfilter anhaften. Mit anderen Worten stellte sich heraus, daß fast alle Feststoffpartikel in Abgas entfernt werden können, ohne von dem Partikelfilter gesammelt zu werden, wenn es gelingt, die Feststoffpartikel zu oxidieren, ohne daß sie laminar auf dem Partikelfilter angelagert werden.

Weiterhin stellte sich als Ergebnis ausführlicher Untersuchungen über das Verhalten von Feststoffpartikeln heraus, daß in dem Fall, in dem das Partikelfilter ein Sauerstoff okkludierendes/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel trägt, das bei Vorliegen einer Über schußmenge an Sauerstoff diesen zurückhält und den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt, sobald die Konzentration von Umgebungssauerstoff abnimmt, die Fähigkeit zum Entfernen von Feststoffpartikeln durch Oxidation durch den abgegebenen Aktivsauerstoff bedeutend verbessert wird. Als Ergebnis weiterer Untersuchungen stellte sich heraus, daß es selbst nach Abnahme der Konzentration von Umgebungssauerstoff unwahrscheinlich ist, daß das Sauerstoff okkludie rende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel Aktivsauerstoff abgibt, wenn sich seine Leistungsfähigkeit aufgrund der im Abgas enthaltenen spezifischen Bestandteile verschlechtert hat, und daß die Leistungsfähigkeit zum Oxidieren von Feststoffpartikeln nicht bedeutend verbessert werden kann. Auch wird in dem Fall, in dem das Partikelfil ter NO_x okkludiert, Aktivsauerstoff produziert, während NO_x mit Sauerstoff reagiert. Der Aktivsauerstoff dient auch dazu, Feststoffpartikel mittels Oxidation zu entfernen.

Angesichts der obenstehend genannten Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, Feststoffpartikel mittels Aktivsauerstoff zu oxidieren, und die Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff nach ihrer Verschlechterung wiederherzustellen.

Bei einer Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Partikelfilter zum Entfernen der Feststoffpartikel in dem aus einem Verbrennungsraum ausgestoßenen Abgas in einer Abgasleitung der Kraftmaschine angeordnet. Das Partikelfilter trägt ein Sauerstoff okkludieren des/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel, das Sauerstoff absorbiert und zurückhält, wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und den zurückge haltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt, wenn die Konzentration von Umgebungssauerstoff abnimmt. Wenn sich die Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert, bzw. um zu verhindern, daß sich die Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert, werden das Abgas oder das Partikel filter auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt.

Bei der Abgasreinigungsanlage gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung absorbiert das auf dem Partikelfilter getragene, Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel Sauerstoff und hält diesen zurück, wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und gibt den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff ab, wenn die Konzentration von Umgebungssauerstoff abnimmt. Somit können Feststoffpartikel - anders als im einschlägigen Stand der Technik, bei dem Feststoffpartikel unter heller Flammenbildung entfernt werden, nachdem die Feststoff partikel laminar an dem Partikelfilter angelagert worden sind - durch den von dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel abgegebenen Aktivsauer stoff durch Oxidation ohne helle Flammenbildung entfernt werden, bevor die Feststoff partikel laminar an das Partikelfilter angelagert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage wird Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt, wenn sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert.

Folglich wird es ermöglicht, die Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen, die erforderlich ist, um Aktivsauerstoff zum Entfernen der Feststoff partikel durch Oxidation abzugeben.

Bei dem ersten Aspekt der Erfindung kann geschlossen werden, daß sich die Leistungs fähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat, wenn der Summenwert der Kraftstoff verbrauchsmenge während eines mageren Betriebs einen vorgegebenen Wert überschritten hat.

Das heißt, Kraftstoff beinhaltet Schwefelkomponenten, welche sich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff auswirken. Indem also beurteilt wird, ob der Summenwert der Kraftstoffverbrauchsmenge während eines mageren Betriebs, der das Okkludieren von Sauerstoff erfordert, einen vorgegebenen Wert überschritten hat, wird es möglich, genau zu beurteilen, ob sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludie renden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat.

Bei dem ersten Aspekt der Erfindung kann geschlossen werden, daß sich die Leistungs fähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat, wenn die Menge von abgegebenem Schwefel während eines mageren Betriebs einen vorgegebenen Wert überschritten hat.

Der Schwefelanteil, der sich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff auswirkt, ist bei unterschiedlichen Kraftstoffen verschieden. Im Vergleich mit dem Fall, in dem beurteilt wird, ob der Summenwert der Kraftstoffverbrauchsmenge während eines mageren Betriebs, der das Okkludieren von Sauerstoff erfordert, den vorgegebenen Wert überschritten hat, ermöglicht die Beurteilung, ob die Menge von abgegebenem Schwefel während eines mageren Betriebs den vorgegebenen Wert überschritten hat, eine genauere Beurteilung davon, ob sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat.

Es mag möglich sein, einen Verbrennungsmotor zu verwenden, bei dem die Menge von erzeugtem Ruß zunimmt und einen Spitzenwert erreicht, wenn die Menge von inaktivem Gas, das dem Verbrennungsraum zugeführt wird, zunimmt, und bei dem die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas zum Zeitpunkt der Verbrennung im Verbrennungsraum unter eine Temperatur absinkt, bei der Ruß erzeugt wird, und fast kein Ruß erzeugt wird, wenn die Menge von inaktivem Gas, das dem Verbrennungs raum zugeführt wird, weiter zunimmt. Das Abgas kann auf einer hohen Temperatur gehalten werden, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kann fett eingestellt werden durch eine Verbrennung, bei der die Menge von inaktivem Gas, das dem Verbrennungsraum zugeführt wird, größer als eine Menge von inaktivem Gas ist, die einem Spitzenbetrag von erzeugtem Ruß entspricht, und bei der fast kein Ruß erzeugt wird, um die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen.

In diesem Fall wird durch eine Verbrennung, bei der die Menge des inaktiven Gases, das dem Verbrennungsraum zugeführt wird, größer als eine Menge von inaktivem Gas ist, die einem Spitzenbetrag von erzeugtem Ruß entspricht, und bei der fast kein Ruß erzeugt wird, das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des Abgases fett eingestellt, um die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen. Infolgedessen wird es möglich, die Leistungsfähigkeit des Sauer stoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktiv sauerstoff wiederherzustellen und gleichzeitig zu verhindern, daß sich der Betrag der Rußerzeugung aufgrund des Abgases, das eine hohe Temperatur hat und fett eingestellt ist, einem Betrag in der Nähe seines Spitzenwertes annähert.

Des weiteren kann verhindert werden, daß das Abgas in den Partikelfilter strömt, wenn der Verbrennungsmotor sich in einem Betriebszustand befindet, der keine nahezu rußer zeugungsfreie Verbrennung gestattet.

Falls es nicht möglich ist, eine nahezu rußerzeugungsfreie Verbrennung durchzuführen, erreicht das Abgas eine niedrige Temperatur, oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wird mager. Während das Abgas, das eine niedrige Temperatur hat und mager eingestellt ist, in den Partikelfilter strömt, verschlechtert sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels zum Okkludieren von Sauerstoff weiter, ohne wiederhergestellt zu werden. Indem verhindert wird, daß Abgas in das Partikelfilter strömt, wird es somit möglich, zu verhindern, daß sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels zum Okkludieren von Sauerstoff weiter verschlechtert. Eine der Ursachen einer Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels zum Okkludieren von Sauerstoff ist seine Vergiftung mit Schwefel.

Ein Partikelfilter einer Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung trägt ein Sauerstoff okkludieren des/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel, das Sauerstoff absorbiert und zurückhält, wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und das den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt, wenn die Sauerstoff konzentration abnimmt. Bei der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage wird verhindert, daß Abgas in das Partikelfilter strömt, wenn sich der Verbrennungsmotor in einem Betriebszustand befindet, der die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okldudieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff nach seiner Verschlechterung nicht wiederherstellen kann.

Gemäß diesem Aspekt absorbiert und das auf dem Partikelfilter getragene, Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel Sauerstoff und hält diesen zurück, wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und gibt den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff ab, wenn die Konzentration von Umgebungssauerstoff abgenommen hat. Somit können Feststoffpartikel - anders als im Fall des einschlägigen Standes der Technik, bei dem Feststoffpartikel unter heller Flammenbildung entfernt werden, nachdem die Feststoffpartikel laminar an das Partikelfilter angelagert worden sind - durch den von dem Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel abgegebenen Aktivsauerstoff durch Oxidation ohne helle Flammenbildung entfernt werden, bevor die Feststoffpartikel laminar an das Partikelfilter angelagert werden.

Darüber hinaus wird verhindert, daß Abgas in das Partikelfilter strömt, wenn sich der Verbrennungsmotor in einem Betriebszustand befindet, in dem die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff nicht wiederhergestellt werden kann. Auch wenn die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff nicht wiederhergestellt werden kann, wird es somit möglich, eine weitere Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff zu verhin dern, indem gestattet wird, daß Abgas in das Partikelfilter einströmt in einem Versuch, die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Abgasreinigungsanlage für einen Selbstzünder- bzw. Diesel- Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin dung.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Partikelfilters 22.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der Oberfläche einer auf der Innenum fangsfläche eines Abgas-Einlaßkanals 50 ausgebildeten Trägerschicht.

Fig. 4 zeigt, wie ein Feststoffpartikel oxidiert wird.

Fig. 5 zeigt Mengen G der Feststoffpartikel, die durch Oxidation pro Zeiteinheit ohne helle Flammenbildung entfernt werden können.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für Kraftmaschinenbetrieb-Steuerroutinen.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit eines Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß der ersten und einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 10 zeigt Beträge der Erzeugung von Rauch und NO_x und dergleichen.

Fig. 11 zeigt Verbrennungsdrücke.

Fig. 12 zeigt Kraftstoffmoleküle.

Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen Beträgen der Raucherzeugung und AGR-Raten.

Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen Kraftstoffeinspritzmengen und Mengen von Mischungsgas.

Fig. 15A, 15B zeigen Temperaturen des Gases in einem Verbrennungsraum und dergleichen.

Fig. 16 zeigt einen ersten Betriebsbereich I' und einen zweiten Betriebsbereich II'.

Fig. 17 zeigt Ausgänge eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors.

Fig. 18 zeigt Öffnungsgrade einer Drosselklappe und dergleichen.

Fig. 19A, 19B zeigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse im ersten Betriebsbereich I' und dergleichen.

Fig. 20A, 20B zeigen Speicherdarstellungen von Soll-Öffnungsgraden der Drossel klappe und dergleichen.

Fig. 21A, 21B zeigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse im zweiten Betriebsbereich II' und dergleichen.

Fig. 22A, 22B zeigen Speicherdarstellungen von Soll-Öffnungsgraden der Drossel klappe und dergleichen.

Fig. 23 zeigt eine Speicherdarstellung von Kraftstoffeinspritzmengen.

Fig. 24 ist ein Flußdiagramm zum Steuern des Betriebs der Kraftmaschine.

Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 26A, 26B sind vergrößerte Ansichten eines Partikelfilters.

Fig. 27A, 27B und 27C zeigen die Beziehung zwischen Schaltstellungen eines Abgasschaltventils und Strömungsrichtungen des Abgases.

Fig. 28 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 29 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Abgasreinigungsanlage für einen Diesel-Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Erfindung ist ebenso auf einen Verbrennungsmotor mit Fremdzündung anwendbar. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist ein Verbrennungsmotor einen Motorkörper 1, einen Zylinderblock 2, einen Zylinderkopf 3, einen Kolben 4, einen Verbrennungsraum 5, ein elektrisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzventil 6, ein Einlaßventil 7, einen Ansaugkanal 8, ein Auslaßventil 9 und einen Auslaßkanal 10 auf. Der Ansaugkanal 8 ist mit einem Druckspeicher 12 über eine entsprechende Ansaugzweigleitung 11 gekoppelt, und der Druckspeicher 12 ist mit einem Kompressor 15 eines Abgasturboladers 14 über ein Ansaugrohr 13 gekoppelt. Eine von einem Schrittmotor 16 angetriebene Drosselklappe 17 ist in dem Ansaugrohr 13 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Kühleinheit 18 zum Kühlen der Ansaugluft, die durch das Ansaugrohr 13 strömt, um das Ansaugrohr 13 herum angeordnet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird Motorkühlmittel zum Kühlen der Ansaugluft in die Kühleinheit 18 eingeleitet. Ein Auslaßkanal 10 ist mit einer Abgasturbine 21 des Abgasturboladers 14 über einen Abgaskrümmer 19 und eine Abgasrohrleitung 20 gekoppelt, und der Ausgang aus der Abgasturbine 21 ist mit einem Gehäuse 23 gekoppelt, in dem ein Partikelfilter 22 eingebaut ist.

Der Abgaskrümmer 19 und der Druckspeicher 12 sind über einen Kanal 24 für die Abgasrückführung (im nachfolgenden als AGR bezeichnet) miteinander gekoppelt, und ein elektrisch gesteuertes AGR-Steuerventil 25 ist im AGR-Kanal 24 angeordnet. Eine Kühleinheit 26 zum Kühlen des AGR-Gases, das durch den AGR-Kanal 24 strömt, ist um den AGR-Kanal 24 herum angeordnet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird Motorkühlmittel zum Kühlen des AGR-Gases in die Kühleinheit 26 eingeleitet. Andererseits ist jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 mit einem Kraftstoffbehälter, insbesondere einem sogenannten Common Rail 27, über ein Kraftstoffversorgungsrohr 26 gekoppelt. Kraftstoff wird dem Common Rail 27 von einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffpumpe 28 mit variabler Fördermenge zugeführt, und der dem Common Rail 27 zugeführte Kraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzventil über jedes Kräftstoffversor gungsrohr 26 zugeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor 29 zum Erfassen des Kraftstoff drucks im Common Rail 27 ist im Common Rail 27 installiert, und die Fördermenge der Kraftstoffpumpe 28 wird auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Kraftstoff drucksensor 29 gesteuert, so daß der Kraftstoffdruck im Common Rail 27 gleich einem Soll-Kraftstoffdruck wird.

Die elektronische Steuereinheit 30 ist aus einem digitalen Rechner aufgebaut, der ein ROM (Nur-Lesespeicher) 32, ein RAM (Direktzugriffsspeicher) 33, eine CPU (Mikroprozessor) 34, einen Eingabe-Port 35 und einen Ausgabe-Port 36 aufweist, die untereinander über einen bidirektionellen Bus 31 verbunden sind. Ein Ausgangssignal vom Kraftstoffdrucksensor 29 wird an den Eingabe-Port 35 über einen entsprechenden A/D-Umsetzer 37 eingegeben. Ein Temperaturfühler 39 zum Erfassen der Temperatur des Partikelfilters 22 ist im Partikelfilter 22 installiert, und ein Ausgangssignal vom Temperaturfühler 39 wird an den Eingabe-Port 35 über einen entsprechenden A/D- Umsetzer 37 eingegeben. Ein Lastsensor 41 zum Erzeugen einer Ausgangsspannung, die proportional zum Betätigungsbetrag L eines Fahrpedals 40 ist, ist mit dem Fahrpedal 40 verbunden, und eine Ausgangsspannung vom Lastsensor 41 wird an den Eingabe- Port 35 über einen entsprechenden A/D-Umsetzer 37 eingegeben. Des weiteren ist ein Kurbelwinkelsensor 42, der bei jeder Drehung einer Kurbelwelle um einen Kurbelwin kel (CA) von beispielsweise 30° einen Ausgangsimpuls erzeugt, mit dem Eingabe-Port 35 verbunden. Andererseits ist der Ausgabe-Port 36 mit dem Kraftstoffeinspritzventil 6, dem Schrittmotor 16 zum Antreiben der Drosselklappe, dem AGR-Steuerventil 25 und der Kraftstoffpumpe 28 über eine entsprechende Ansteuerschaltung 38 verbunden.

Die Fig. 2A, 2B zeigen den Aufbau des Partikelfilters 22. Fig. 2A ist eine Vorderansicht des Partikelfilters 22, und Fig. 2B ist eine seitliche Querschnittansicht des Partikelfilters 22. Wie in den Fig. 2A, 2B gezeigt ist, besitzt das Partikelfilter 22 eine Wabenstruktur und weist eine Mehrzahl von Abgasströmungskanälen 50, 51 auf, die sich parallel zueinander erstrecken. Diese Abgasströmungskanäle bestehen aus Abgaseinlaßkanälen 50, die am hinteren bzw. stromabwärtigen Ende mittels Stopfen 52 verschlossen sind, und Abgasauslaßkanäle 51, die am vorderen bzw. stromaufwärtigen Ende mittels Stopfen 53 verschlossen sind. Die schraffierten Bereiche in Fig. 2A stellen die Stopfen 53 dar. Demzufolge sind die Abgaseinlaßkanäle 50 und die Abgasauslaßkanäle 51 abwechselnd zwischen dünnen Trennwänden 54 hindurch angeordnet. Mit anderen Worten, die Abgaseinlaßkanäle 50 und die Abgasauslaßkanäle 51 sind derart angeordnet, daß jeder der Abgaseinlaßkanäle 50 von vieren der Abgasauslaßkanäle 51 umgeben ist, und daß jeder der Abgasauslaßkanäle 51 von vieren der Abgaseinlaßkanäle 50 umgeben ist.

Das Partikelfilter 22 ist aus einem porösen Material wie etwa Cordierit gefertigt. Wie durch Pfeile in Fig. 2B angezeigt ist, strömt das in die Abgaseinlaßkanäle 50 eingeströmte Abgas somit durch die umgebenden Trennwände 54 ab zu den benachbar ten Abgasauslaßkanälen 51.

In der Ausführungsform der Erfindung sind Schichten eines beispielsweise aus Aluminiumoxid gefertigten Trägers über den gesamten Bereich auf den Umfangs wandoberflächen der Abgaseinlaßkanäle 50 und der Abgasauslaßkanäle 51, d. h. sowohl den Oberflächen der Trennwände 54, den äußeren Endflächen der Stopfen 53, als auch den inneren Endflächen der Stopfen 52, 53 ausgebildet. Ein Edelmetallkatalysator und ein Sauerstoff okkludierendes/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel sind auf dem Träger getragen. Dieses Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel absorbiert Sauerstoff und hält diesen zurück, wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und gibt den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktiv sauerstoff ab, wenn die Konzentration von Umgebungssauerstoff abnimmt. Des weite ren wird, wenn das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel NO_x okkludiert, im Verlauf einer Reaktion zwischen NO_x und Sauerstoff Aktivsauerstoff erzeugt und nach außen hin abgegeben.

In diesem Fall wird gemäß der Ausführungsform der Erfindung Platin Pt als der Edel metallkatalysator verwendet, und mindestens ein aus Alkalimetallen wie etwa Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs und Rubidium Rb, Erdalkalimetallen wie etwa Barium Ba, Calcium Ca und Strontium Sr, Seltenerdelementen wie etwa Lanthan La und Yttrium Y, und Übergangsmetallen ausgewähltes Material wird als das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel verwendet. In diesem Fall ist es bevorzugt, als das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall zu verwenden, dessen Ionisierungstendenz stärker als diejenige von Calcium Ca ist, nämlich Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba und Strontium Sr. Ein Übergangsmetall wie etwa Cerdioxid (CeO₂) als sauerstoffabsorbierendes Mittel verändert seine Wertigkeit in Abhängigkeit von Umgebungssauerstoff. Folglich wird eine große Menge Aktivsauerstoff durch wiederholte Änderungen der Sauerstoffkonzentration erzeugt.

Unter Bezugnahme auf ein Beispiel, bei dem Platin Pt und Kalium K auf dem Träger getragen sind, wird nun beschrieben, wie das Partikelfilter 22 den Effekt der Entfernung der Feststoffpartikel im Abgas erzielt. Ein ähnlicher Effekt der Entfernung der Feststoffpartikel wird selbst dann erzielt, wenn andere Edelmetalle, Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Seltenerdelemente und Übergangsmetalle verwendet werden.

Bei dem Diesel-Verbrennungsmotor gemäß der Darstellung in Fig. 1 beinhaltet das Abgas eine große Menge von überschüssiger Luft, da die Verbrennung mit Luftüber schuß durchgeführt wird. Das heißt, wenn das Verhältnis der Luft und des Kraftstoffs, die einem Ansaugkanal und dem Verbrennungsraum 5 zugeführt werden, als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bezeichnet wird, ist das Luft/Kraftstoff-Verhält nis in dem Diesel-Verbrennungsmotor gemäß der Darstellung in Fig. 1 mager. Da NO im Verbrennungsraum 5 erzeugt wird, beinhaltet das Abgas NO. Kraftstoff enthält Schwefel S, der mit dem Sauerstoff im Verbrennungsraum 5 zu SO₂ umgesetzt wird. Daher beinhaltet das Abgas SO₂. Infolgedessen strömt das Abgas, das überschüssigen Sauerstoff, NO und SO₂ enthält, in die Abgaseinlaßkanäle 50 des Partikelfilters 22.

Fig. 3A, 3B zeigen schematisch die Oberfläche einer auf der Innenumfangsfläche des Abgas-Einlaßkanals 50 ausgebildeten Trägerschicht in einem vergrößerten Maßstab. In den Fig. 3A, 3B sind ein Partikel 60 Platin Pt und das Sauerstoff okkludie rende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 gezeigt. Gemäß der obenstehenden Beschreibung beinhaltet das Abgas eine große Menge überschüssigen Sauerstoff. Wenn Abgas in den Abgas-Einlaßkanal 50 des Partikelfilters 22 einströmt, lagern sich daher Sauerstoffelemente O₂ gemäß der Darstellung in Fig. 3A in Form von O₂ ^- oder O^2- an der Oberfläche von Platin Pt an. Das NO im Abgas wiederum wird mit O₂ ^- oder O^2- auf der Oberfläche von Platin Pt in NO₂ umgesetzt (2NO + O₂ → 2NO₂). Ein Teil des erzeugten NO₂ wird dann in das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 absorbiert und dabei an Platin Pt oxidiert. Gekoppelt mit Kalium K wird NO₂ gemäß der Darstellung in Fig. 3A in Form von Nitration NO₃ ^- in das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 eindiffundiert und erzeugt Kaliumnitrat KNO₃.

Andererseits, wie obenstehend beschrieben wurde, enthält das Abgas auch SO₂, das durch einen Mechanismus ähnlich dem von NO ebenfalls in das Sauerstoff okkludie rende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 absorbiert wird. Das heißt, wie obenstehend beschrieben ist, legen sich Sauerstoffelemente O₂ an der Oberfläche von Platin Pt in Form von O₂ oder O₂ ^- an, und das SO₂ im Abgas wird mit O₂ ^- oder O^2- auf der Ober fläche von Platin Pt in SO₃ umgesetzt. Ein Teil des erzeugten SO₃ wird in das Sauer stoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 absorbiert und dabei an Platin Pt weiter oxidiert. Gekoppelt mit Kalium K wird SO₃ in Form von Sulfation SO₄ ^2- in das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 eindiffundiert und erzeugt Kaliumsulfat K₂SO₄. Auf diese Weise werden Kaliumnitrat KNO₃ und Kaliumsulfat K₂SO₄ in dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 erzeugt.

Feststoffpartikel, die in der Hauptsache aus Kohlenstoff C bestehen, werden im Verbrennungsraum 5 erzeugt. Daher sind diese Feststoffpartikel im Abgas enthalten. Wie in Fig. 3B gezeigt ist, gelangt eine Mehrzahl von im Abgas enthaltenen Feststoff partikeln 62 mit der Oberfläche der Trägerschicht, beispielsweise der Oberfläche des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 in Berührung und lagert sich daran an, wenn Abgas durch die Abgaseinlaßkanäle 50 des Partikelfilters 22 strömt oder wenn Abgas aus den Abgaseinlaßkanälen 50 zu den Abgasauslaßkanälen 51 strömt.

Wenn sich die Feststoffpartikel 62 somit an der Oberfläche des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 anlagern, nimmt die Sauerstoffkonzentration der Berührungsfläche zwischen den Feststoffpartikeln 62 und dem Sauerstoff okkludie renden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 ab. Wenn die Sauerstoffkonzentration abnimmt, wird ein Unterschied in der Konzentration zwischen den Feststoffpartikeln 62 und dem Inneren des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 hervorgerufen, das eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweist. Dadurch wird Sauerstoff in dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 dazu veranlaßt, sich auf die Berührungsfläche zwischen dem Feststoffpartikel 62 und dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 hin zu verlagern. Infolgedessen wird das in dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 gebil dete Kaliumnitrat KNO₃ in Kalium K, Sauerstoff O und NO zerlegt. Sauerstoff O verla gert sich auf die Berührungsfläche zwischen den Feststoffpartikeln 62 und dem Sauer stoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 hin, und NO wird von dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 nach außen hin abge geben. Das nach außen hin abgegebene NO wird am Platin Pt auf der stromabwärtigen Seite oxidiert und wieder in das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 absorbiert.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Elemente des in dem Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 gebildeten Kaliumsulfats K₂SO₄ fest anein ander gebunden, so daß ihre Zerlegung in Kalium K, Sauerstoff O und SO₂ unwahr scheinlich ist. Bei einer niedrigen Umgebungstemperatur ist es daher nicht wahrschein lich, daß Aktivsauerstoff abgegeben wird, selbst wenn die Sauerstoffkonzentration abgenommen hat.

Der Sauerstoff O, der sich auf die Berührungsfläche zwischen den Feststoffpartikeln 62 und dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 hin verlagert, wurde aus einer Verbindung wie etwa Kaliumnitrat KNO₃ abgespalten. Der aus einer Verbindung abgespaltene Sauerstoff O besitzt ein hohes Energieniveau und zeigt einen extrem hohen Aktivitätsgrad. Infolgedessen handelt es sich bei dem Sauerstoff, der auf die Berührungsfläche zwischen den Feststoffpartikeln 62 und dem Sauerstoff okkludie renden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 hin abwandert, um Aktivsauerstoff O. Wenn die Aktivsauerstoffelemente O mit den Feststoffpartikeln 62 in Berührung kommt, werden die Feststoffpartikel 62 ohne helle Flammenbildung oxidiert, und die Mehrzahl der Feststoffpartikel verschwinden. Daher ist die Anlagerung von Feststoff partikeln an das Partikelfilter 22 ziemlich unwahrscheinlich. Die Zeit, die erforderlich ist, damit die Feststoffpartikel durch Oxidation auf dem Partikelfilter entfernt werden, reicht von einigen Minuten bis zu Dutzenden von Minuten.

Es wird angenommen, daß NO_x in Form von Nitration NO₃ ^- in das Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 diffundieren und sich dabei wiederholt mit Sauerstoffatomen verbinden und von ihnen trennen. Aktivsauerstoff wird auch während dieses Zeitraums erzeugt. Die Feststoffpartikel 62 werden auch durch diesen Aktivsauerstoff oxidiert. Weiterhin werden die bereits an das Partikelfilter 22 angelagerten Feststoffpartikel 62 durch Aktivsauerstoff O oxidiert, aber auch durch Sauerstoff im Abgas oxidiert.

Wenn die laminar an das Partikelfilter 22 angelagerten Feststoffpartikel wie im einschlägigen Stand der Technik verbrannt werden, glüht das Partikelfilter 22 und brennt unter Flammenbildung. Eine solche von Flammenbildung begleitete Verbren nung dauert nur an, wenn die Temperatur hoch ist. Um sicherzugehen, daß eine solche von Flammenbildung begleitete Verbrennung andauert, muß das Partikelfilter 22 folglich auf einer hohen Temperatur gehalten werden.

Erfindungsgemäß werden die Feststoffpartikel 62 hingegen gemäß der obenstehenden Beschreibung ohne helle Flammenbildung oxidiert, und die Oberfläche des Partikelfil ters 22 glüht zu diesem Zeitpunkt nicht. Mit anderen Worten werden die Feststoffparti kel 62 erfindungsgemäß durch Oxidation bei einer viel niedrigeren Temperatur als im Stand der Technik oxidiert. Demzufolge ist der Effekt der Erfindung zum Entfernen von Feststoffpartikeln durch Oxidation ohne helle Flammenbildung völlig verschieden von dem Effekt des Standes der Technik zum Entfernen von Feststoffpartikeln durch die von Flammen begleitete Verbrennung.

Platin Pt und das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 werden mit einer ansteigenden Temperatur des Partikelfilters 22 aktiviert. Die Menge von Aktivsauerstoff O, die von dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 pro Zeiteinheit abgegeben wird, nimmt mit steigender Temperatur des Partikelfilters 22 zu. Folglich erhöht sich die Menge der Feststoffpartikel, die pro Zeiteinheit durch Oxidation ohne helle Flammenbildung auf dem Feststoffpartikelfilter 22 entfernt werden kann, mit einer ansteigenden Temperatur des Partikelfilters 22.

Fig. 5 zeigt durch eine durchgezogene Linie die Mengen G an Feststoffpartikeln, die pro Zeiteinheit durch Oxidation ohne helle Flammenbildung entfernt werden können. In Fig. 5 zeigt die Abszisse die Temperaturen TF des Partikelfilters 22. Obgleich Fig. 9 die Menge von Feststoffpartikeln G, die durch Oxidation entfernt werden kann, in einem Fall zeigt, in dem die Zeiteinheit eine Sekunde beträgt, d. h. pro Sekunde, kann die Zeiteinheit eine beliebige Zeitdauer wie etwa eine Minute, zehn Minuten usw. sein.

Beispielsweise in dem Fall, in dem die Zeiteinheit zehn Minuten beträgt, stellt die Menge von Feststoffpartikeln G, die pro Zeiteinheit durch Oxidation entfernt werden kann, die Menge von Feststoffpartikeln G dar, die pro zehn Minuten durch Oxidation entfernt werden kann.

In diesem Fall erhöht sich ebenfalls die Menge von Feststoffpartikeln G, die pro Zeiteinheit durch Oxidation auf dem Partikelfilter 22 ohne helle Flamme entfernt werden kann, mit einer ansteigenden Temperatur des Partikelfilters 22, wie in Fig. 9 gezeigt ist.

Die Menge der Feststoffpartikel, die von einem Verbrennungsraum pro Zeiteinheit abgegeben wird, wird als die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln bezeichnet. Wenn die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln geringer als die Menge G von Feststoffpartikeln ist, die durch Oxidation entfernt werden kann, wie in einem in Fig. 5 gezeigten Bereich I, werden die meisten aus dem Verbrennungsraum 5 abgegebenen Feststoffpartikel durch Oxidation auf dem Partikelfilter 22 innerhalb einer kurzen Zeitspanne ohne helle Flammenbildung entfernt, sobald sie mit dem Partikelfilter 22 in Berührung kommen. Die Zeit, die erforderlich ist, damit die Feststoffpartikel durch Oxidation auf dem Partikelfilter entfernt werden, reicht von wenigen Minuten bis zu Dutzenden Minuten.

Wenn hingegen die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln größer als die Menge G von Feststoffpartikeln ist, die durch Oxidation entfernt werden können, wie in einem in Fig. 5 gezeigten Bereich II, ist die Menge von Aktivsauerstoff nicht ausreichend, um alle Feststoffpartikel zu oxidieren. Die Fig. 4A bis 4C zeigen, wie ein Feststoffpartikel in einem solchen Fall oxidiert wird. Das heißt, in dem Fall, in dem die Menge von Aktivsauerstoff nicht ausreichend ist, um alle Feststoffpartikel zu oxidieren, wenn die Feststoffpartikel 62 am Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 anhaften, wie in Fig. 4A gezeigt ist, wird nur ein Teil der Feststoffpartikel 62 oxidiert, und der Teil der Feststoff partikel 62, der nicht oxidiert wurde, verbleibt in hinreichender Menge auf der Träger schicht. Wenn die Menge von Aktivsauerstoff weiterhin nicht ausreichend ist, verbleibt der nicht oxidierte Teil der Feststoffpartikel allmählich auf der Trägerschicht. Als Ergebnis, wie in Fig. 4B gezeigt ist, wird die Oberfläche der Trägerschicht mit einem übrigen Feststoffpartikelteil 63 bedeckt.

Wenn die Oberfläche der Trägerschicht mit dem übrigen Feststoffpartikelteil 63 bedeckt ist, hört Platin Pt auf, NO und SO₂ zu oxidieren, und das Sauerstoff okkludie rende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 hört auf, Aktivsauerstoff abzugeben. Daher bleibt der übrige Feststoffpartikelteil 63 zurück, ohne oxidiert zu werden. Daraufhin wird, wie in Fig. 4C gezeigt ist, ein Feststoffpartikel 64 nach dem anderen an den übrigen Feststoffpartikelteil 63 angelagert. Mit anderen Worten, Feststoffpartikel werden laminar angelagert. Wenn Feststoffpartikel laminar angelagert werden, werden somit keine Feststoffpartikel 64 mehr durch Aktivsauerstoff O oxidiert. Somit wird ein Feststoffpartikel nach dem anderen weiter an Feststoffpartikeln 64 angelagert. Das heißt, wenn die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln weiterhin größer als die Menge G der Feststoffpartikel ist, die durch Oxidation entfernt werden können, werden Feststoffpartikel laminar an das Partikelfilter 22 angelagert. Somit können die angelagerten Feststoffpartikel nicht durch Entzündung verbrannt werden, außer wenn die Abgastemperatur oder die Temperatur des Partikelfilters 22 auf eine hohe Tempe ratur angehoben wird.

Auf diese Weise werden in dem in Fig. 5 gezeigten Bereich I Feststoffpartikel innerhalb einer kurzen Zeitspanne ohne helle Flammenbildung auf dem Partikelfilter 22 oxidiert, und in dem in Fig. 5 gezeigten Bereich II werden Feststoffpartikel laminar an das Partikelfilter 22 angelagert. Um zu verhindern, daß Feststoffpartikel laminar an das Partikelfilter 22 angelagert werden, muß daher die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln immer kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel sein, die durch Oxidation entfernt werden können.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist es möglich, Feststoffpartikel selbst dann zu oxidieren, wenn die Temperatur TF des bei dieser Ausführungsform verwendeten Partikelfilters 22 beachtlich niedrig ist. Folglich können in dem Diesel-Verbrennungsmotor die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln und die Temperatur TF des Partikelfilters 22 so gehalten werden, daß die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln immer kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel bleibt, die durch Oxidation entfernt werden können. Somit werden gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln und die Temperatur TF des Partikelfilters 22 so gehalten, daß die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln immer kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel bleibt, die durch Oxidation entfernt werden können. Wenn die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln immer kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel ist, die durch Oxidation entfernt werden können, werden fast keine Feststoffpartikel an das Partikelfilter 22 angelagert. Daher steigt der Abgasstaudruck überhaupt nicht an. Folglich verringert sich die Leistungsabgabe der Kraftmaschine überhaupt nicht.

Wie obenstehend beschrieben wurde, ist es schwierig, Feststoffpartikel unter Verwendung von Aktivsauerstoff O zu oxidieren, sobald Feststoffpartikel einmal laminar an das Partikelfilter 22 angelagert sind, selbst wenn die Menge M von abgege benen Feststoffpartikeln kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel geworden ist, die durch Oxidation entfernt werden können. Wenn jedoch die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel wird, die durch Oxidation entfernt werden können, während die Feststoffpartikelteile, die nicht oxidiert wurden, weiterhin auf dem Partikelfilter verbleiben, und zwar, wenn die Menge von angelagerten Feststoffpartikel nicht größer als eine bestimmte Menge ist, werden die übrigen Feststoffpartikelteile durch Oxidation mittels Aktivsauerstoff O ohne helle Flammenbildung entfernt. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden somit selbst in dem Fall, in dem die Menge M von abgegebenen Feststoffparti keln im Normalfall kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel ist, die durch Oxida tion entfernt werden können, und in dem die Menge M von abgegebenen Feststoffpar tikeln vorübergehend größer als die Menge G der Feststoffpartikel geworden ist, die durch Oxidation entfernt werden können, die Menge M von abgegebenen Feststoffparti keln und die Temperatur TP des Partikelfilters 22 so gehalten, daß ein Zudecken der Oberfläche der Trägerschicht mit dem übrigen Feststoffpartikelteil 63 verhindert wird, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Das heißt, die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln und die Temperatur TF des Partikelfilters 22 werden so gehalten, daß verhindert wird, daß mehr als eine bestimmte Menge von Feststoffpartikeln, die durch Oxidation entfernt werden können, an das Partikelfilter 22 angelagert werden, wenn die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln kleiner als die Menge G der Feststoffpartikel ist, die durch Oxidation entfernt werden können. Als Ergebnis ändert sich der Druckverlust des Abgasstroms im Partikelfilter 22 kaum und wird auf einem im wesentlichen konstanten, minimalen Druckverlustwert gehalten. Somit kann die Abnahme der Leistungsabgabe der Kraftmaschine auf ihrem Minimalwert gehalten werden.

Die Temperatur TF des Partikelfilters 22 ist unmittelbar nach dem Starten der Kraft maschine niedrig. D. h., zu diesem Zeitpunkt ist die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln größer als die Menge G der Feststoffpartikel, die durch Oxidation entfernt werden können. Daher wird ein einem solchen Betriebszustand die Anwendung der zweiten Ausführungsform für angemessener gehalten. Selbst wenn die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln und die Temperatur TF des Partikelfilters 22 so geregelt werden, daß die erste und zweite Ausführungsform durchführbar gemacht werden, können Feststoffpartikel laminar an das Partikelfilter 22 angelagert werden. In einem solchen Fall können die an das Feststoffpartikelfilter 22 angelagerten Feststoff partikel ohne helle Flammenbildung oxidiert werden, indem das Luft/Kraftstoff- Verhältnis eines Teiles oder des ganzen Abgases vorübergehend fett eingestellt wird.

Wenn nämlich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt ist, d. h. wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas verringert ist, wird Aktivsauerstoff O von dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 nach außen hin abgegeben. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt ist, wird der an einen Edelmetallkatalysator angelagerte Sauerstoff mit Hilfe eines Reduktions mittels entfernt. Dies verbessert die Aktivität des Edelmetalls und erleichtert die Abgabe von Aktivsauerstoff. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases abwechselnd fett und mager eingestellt wird, erhöht sich die Menge des Aktivsauerstoffs, der von dem Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 nach außen hin abgegeben wird. Die kettenförmig aneinander gebundenen Feststoffpartikel werden von dem nach außen hin abgegebenen Aktivsauerstoff O zerlegt, so daß die Feststoffpartikel leichter oxidiert werden können. Somit erhöht sich die Gesamtmenge der Feststoffpartikel, die pro Zeiteinheit durch das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 entfernt werden können, und die angelagerten Feststoffpartikel können durch Verbrennung ohne helle Flammenbildung entfernt werden.

Wenn andererseits das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem mageren Wert gehalten wird, ist die Oberfläche des Platins Pt mit Sauerstoff bedeckt, und eine sogenannte Sauerstoffbeeinträchtigung von Platin Pt wird hervorgerufen. Wenn eine solche Beeinträchtigung verursacht wird, verschlechtert sich der Effekt der Oxidation von NO_x, weshalb sich die Wirksamkeit bei der Absorption von NO_x verschlechtert. Dann nimmt die Menge von Aktivsauerstoff ab, der von dem Aktivsauerstoff abgeben den/NO_x absorbierenden Mittel 61 abgegeben wird. Wenn jedoch das Luft/Kraftstoff- Verhältnis auf einen fetten Wert verlagert wird, wird Sauerstoff auf der Oberfläche von Platin Pt verbraucht und somit die Sauerstoffbeeinträchtigung beseitigt. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem fetten Wert auf einen mageren Wert verlagert wird, wird folglich der Effekt der Oxidation von NOx verstärkt und somit die Wirk samkeit bei der Absorption von NO_x verbessert. Dann erhöht sich die Menge von Aktivsauerstoff, der von dem Aktivsauerstoff abgebenden/NO_x absorbierenden Mittel 61 abgegeben wird.

Folglich wird die Oxidationsverschlechterung von Platin Pt jedes Mal beseitigt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis manchmal vorübergehend von einem mageren Wert auf einen fetten Wert verlagert wird, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem mageren Wert gehalten wird. Infolgedessen erhöht sich die Menge von Aktivsauerstoff, der abgegeben wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen mageren Wert annimmt. Somit kann der Effekt der Oxidation von Feststoffpartikeln auf dem Partikelfilter 22 verstärkt werden.

In diesem Fall kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases entweder in Intervallen von einer bestimmten Zeitdauer auf einen fetten Wert eingestellt werden, oder wenn Feststoffpartikel laminar am Partikelfilter 22 angelagert sind. Als ein Verfahren zum Fetteinstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases ist es beispielsweise möglich, den Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 und des AGR-Steuerventils 25 so zu steuern, daß die AGR-Rate (Menge von AGR-Gas/(Menge von Ansaugluft + Menge von AGR-Gas)) gleich oder höher als 65% wird, wenn die Motorlast relativ gering ist, und die Kraftstoffeinspritzmenge so zu steuern, daß das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsraum 5 zu diesem Zeitpunkt fett wird.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für Kraftmaschinenbetrieb-Steuerroutinen. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird zuerst einmal in Schritt 100 beurteilt, ob das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsraum 5 fett eingestellt werden soll. Besteht keine Notwendigkeit, das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Verbren nungsraum 5 fett einzustellen, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 in Schritt 101 gesteuert, der Öffnungsgrad des AGR-Steuerventils 25 wird in Schritt 102 gesteu ert, und die Kraftstoffeinspritzmenge wird in Schritt 103 gesteuert, so daß die Menge M von abgegebenen Feststoffpartikeln geringer als die Menge G der Feststoffpartikel wird, die durch Oxidation entfernt werden können.

Wenn in Schritt 100 beurteilt wird, daß das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsraum 5 fett eingestellt werden soll, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 in Schritt 104 gesteuert, und der Öffnungsgrad des AGR-Steuerventils 25 wird in Schritt 105 gesteuert, so daß die AGR-Rate gleich oder höher als 65% wird, und die Kraftstoffeinspritzmenge wird in Schritt 106 gesteuert, so daß das durch schnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsraum 5 fett wird.

Da Kraftstoff und Schmieröl Calcium Ca beinhalten, beinhaltet das Abgas Calcium Ca. In Gegenwart von SO₃ erzeugt Calcium Ca Calciumsulfat CaSO₄. Calciumsulfat CaSO₄ ist ein Festkörper und wird selbst bei einer hohen Temperatur nicht thermisch zerlegt. Daher werden die Poren im Partikelfilter 22 durch Calciumsulfat CaSO₄ verschlossen, wenn dieses erzeugt wird. Dies erschwert die Durchströmung des Partikel filters 22 durch das Abgas. Wenn in diesem Fall ein Alkalimetall oder ein Erdalkalime tall, dessen Ionisierungstendenz stärker als diejenige von Calcium Ca ist, wie etwa Kalium K, als das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 verwendet wird, wird das in das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 diffundierte SO₃ mit Kalium K gekoppelt und bildet Kaliumsulfat K₂SO₄; Calcium Ca tritt durch die Trennwände 54 des Partikelfilters 22, ohne mit SO₃ gekop pelt zu werden, und strömt zu den Abgasauslaßkanälen 51 hin aus. Dadurch wird verhindert, daß die Poren im Partikelfilter 22 verstopft werden. Gemäß der obenstehen den Beschreibung ist es daher bevorzugt, als das Sauerstoff okkludie rende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall zu verwenden, dessen Ionisierungstendenz stärker als diejenige von Calcium Ca ist, nämlich Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba und Strontium Sr.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Wiederherstellung der Leistungs fähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird beim Starten dieser Routine zuallererst in Schritt 200 beurteilt, ob sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat. Wenn das Ergebnis in Schritt 200 JA ist, geht die Operation weiter zu Schritt 201. Wenn das Ergebnis in Schritt 200 NEIN ist, wird diese Routine beendet. In Schritt 201 wird der Betriebszustand für den Verbrennungsmotor zu dem Zweck, die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen, derart geändert, daß das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett eingestellt wird.

Gemäß der genannten ersten und zweiten Ausführungsform absorbiert das auf dem Partikelfilter 22 getragene Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 Sauerstoff und hält diesen zurück (s. Fig. 3A), wenn eine Überschußmenge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und gibt den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff ab (s. Fig. 3B), wenn die Konzentration von Umgebungs sauerstoff abnimmt. Daher können - anders als im Fall des einschlägigen Standes der Technik, bei dem laminar an das Partikelfilter angelagerte Feststoffpartikel unter heller Flammenbildung entfernt werden - die Feststoffpartikel 62 durch den von dem Sauer stoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 abgegebenen Aktivsauer stoff O durch Oxidation ohne helle Flammenbildung entfernt werden, bevor die Feststoffpartikel 62 laminar an das Partikelfilter 22 angelagert werden (bevor die Feststoffpartikel 62 zu dem in Fig. 4 gezeigten übrigen Feststoffpartikelteil 63 werden).

Darüber hinaus wird gemäß der genannten ersten und zweiten in Schritt 200 beurteilt, daß sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgeben den Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat, das Abgas wird auf einer hohen Temperatur gehalten, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt. Infolgedessen wird es möglich, die Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen, die erforderlich ist, um den Aktivsauerstoff O zum Entfernen der Feststoffpartikel 62 durch Oxidation abzugeben.

Im nachfolgenden wird eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraft maschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Aufbau und Betrieb der dritten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der ersten und zweiten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6 beschrie ben wurden, mit Ausnahme der nachstehend genannten Punkte. Fig. 8 ist ein Flußdia gramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird beim Starten dieser Routine zuallererst in Schritt 300 beurteilt, ob der Summenwert F der Kraftstoffverbrauchsmenge während eines mageren Betriebs des Verbrennungsmotors, der aus dem RAM 33 ausgelesen wurde, eine vorgegebene Schwelle F1 überschritten hat. Wenn das Ergebnis in Schritt 300 JA ist, wird geschlossen, daß sich die Leistungs fähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wegen mangelnder Gelegenheiten zum Abgeben von Aktivsauerstoff verschlechtert hat, obwohl Sauerstoff von dem Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittel 61 während eines mageren Betriebs okkludiert worden ist, und die Operation geht weiter zu Schritt 201. Wenn das Ergebnis in Schritt 300 hingegen NEIN ist, wird geschlossen, daß sich die Leistungsfähigkeit des Sauer stoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktiv sauerstoff aufgrund der Gelegenheiten des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 zum Abgeben von Aktivsauerstoff nicht verschlechtert hat, und diese Routine wird beendet. In Schritt 201 wird zu dem Zweck, die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen, der Betriebszustand für den Verbrennungs motor so geändert, daß Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett eingestellt wird.

Die dritte Ausführungsform kann im wesentlichen den gleichen Effekt wie die oben genannte erste und zweite Ausführungsform erzielen. Wenn in Schritt 300 geschlossen wird, daß der Summenwert F der Kraftstoffverbrauchsmenge während eines mageren Betriebs die Schwelle F1 überschritten hat, wird in Schritt 201 gemäß der dritten Ausführungsform zusätzlich das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt. Kraftstoff beinhaltet eine Schwefelkomponente, welche die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff beein trächtigt. Diese Schwefelkomponente wird nur dann in ausreichendem Maße abgebaut, wenn ausreichend Gelegenheit zum Abgeben von Aktivsauerstoff geboten wird. Es ist daher möglich, genau zu beurteilen, ob sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff verschlechtert hat, indem beurteilt wird, ob der Summenwert F der Kraftstoffver brauchsmenge während des mageren Betriebs, der das Okkludieren von Sauerstoff erfordert, die Schwelle F1 überschritten hat, und zwar indem beurteilt wird, ob ausrei chend Gelegenheit zum Abgeben von Aktivsauerstoff geboten wurde, um die Schwefel komponente abzubauen.

Im nachfolgenden wird eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftma schine gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Aufbau und Betrieb der vierten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit derjenigen der ersten und zweiten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6 beschrie ben wurden, mit Ausnahme der nachstehend genannten Punkte. Fig. 9 ist ein Flußdia gramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wird beim Starten dieser Routine zuallererst in Schritt 400 beurteilt, ob die Menge SA von abgege benem Schwefel während eines mageren Betriebs des Verbrennungsmotors eine vorge gebene Schwelle TSA überschritten hat. Wenn das Ergebnis in Schritt 400 JA ist, wird geschlossen, daß das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 mit S vergiftet wurde, und daß sich seine Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktiv sauerstoff verschlechtert hat, und die Operation geht weiter zu Schritt 201. Wenn das Ergebnis in Schritt 400 hingegen NEIN ist, wird geschlossen, daß das Sauerstoff okklu dierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel 61 nicht mit S vergiftet wurde und daß sich seine Leistungsfähigkeit für die Abgabe von Aktivsauerstoff nicht verschlechtert hat, und diese Routine wird beendet. In Schritt 201 wird zu dem Zweck, die Leistungsfähig keit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen, der Betriebszustand für den Verbren nungsmotor so geändert, daß das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett eingestellt wird.

Die vierte Ausführungsform kann ebenfalls im wesentlichen den gleichen Effekt wie die oben genannte erste und zweite Ausführungsform erzielen. Zusätzlich wird gemäß der vierten Ausführungsform in Schritt 400 geschlossen, daß die Menge SA von abgegebe nem Schwefel während eines mageren Betriebs die Schwelle TSA überschritten hat, Abgas wird auf einer hohen Temperatur gehalten, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt. Der Schwefelgehalt, der die Leistungsfähigkeit des Sauer stoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktiv sauerstoff beeinträchtigt, ist bei verschiedenen Kraftstoffen unterschiedlich. Daher wird es durch eine Beurteilung in Schritt 400, ob die Menge SA von abgegebenem Schwefel während eines mageren Betriebs die Schwelle TSA überschritten hat, ermöglicht, genauer zu beurteilen, ob sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat, und zwar genauer als im Fall der zweiten Ausführungsform, bei der beurteilt wird, ob der Summenwert F der Kraftstoffverbrauchsmenge während eines mageren Betriebs, welcher das Okkludieren von Sauerstoff erfordert, die Schwelle F1 überschritten hat.

Im nachfolgenden wird eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraft maschine gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Aufbau und Betrieb der fünften Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjeni gen der ersten und zweiten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6 beschrieben wurden, mit Ausnahme der nachstehend genannten Punkte. Fig. 10 zeigt ein experimentelles Beispiel, das Änderungen des Ausgangsdrehmoments und Verände rungen der Abgabemenge von HC (Kohlenwasserstoff), CO und NO_x angibt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F (Abszisse in Fig. 10) durch Ändern des Öffnungsgrades der Drosselklappe 17 und der AGR-Rate während eines Niedriglastbetriebs der Kraft maschine geändert wird. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, zeigt dieses experimentelle Beispiel, daß die AGR-Rate mit einem kleiner werdenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F zunimmt, und daß die AGR-Rate gleich oder höher als 65% ist, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich dem oder geringer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (≈ 14,6) ist. Wenn gemäß der Darstellung in Fig. 10 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F durch Erhöhen der AGR-Rate verringert wird, beginnt der Betrag der Raucherzeugung zuzunehmen, wenn sich die AGR-Rate an 40% annähert und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F etwa 30 erreicht. Wenn daraufhin die AGR-Rate weiter erhöht wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F zu verringern, nimmt der Betrag der Raucherzeugung schlagartig zu und erreicht seinen Spitzenwert. Wenn dar aufhin die AGR-Rate weiter erhöht wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F zu ver ringern, nimmt der Betrag der Raucherzeugung schlagartig ab und wird in etwa gleich Null, wenn die AGR-Rate gleich oder höher als 65% wird und sich das Luft/Kraftstoff- Verhältnis A/F an 15,0 annähert. Mit anderen Worten wird fast kein Rauch erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine geringfügig ab, und der Betrag von erzeugten NO_x wird beachtlich gering. Andererseits beginnen zu diesem Zeitpunkt die Mengen von erzeugtem HC und CO zuzunehmen.

Fig. 11A zeigt Änderungen im Verbrennungsdruck im Verbrennungsraum 5, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F in der Nähe von 21 liegt und der Betrag der Raucherzeu gung sich auf seinem Maximum befindet. Fig. 11B zeigt Änderungen im Verbren nungsdruck im Verbrennungsraum 5, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F nahe bei 18 liegt und der Betrag der Raucherzeugung annähernd gleich Null ist. Ein Vergleich zwischen Fig. 11A und Fig. 11B zeigt, daß der Verbrennungsdruck in dem Fall, in dem der Betrag der Raucherzeugung annähernd gleich Null ist, gemäß der Darstellung in Fig. 11B niedriger als der Verbrennungsdruck in dem Fall ist, in dem der Betrag der Raucherzeugung gemäß der Darstellung in Fig. 11A hoch ist.

Die nachfolgende Schlußfolgerung läßt sich aus den in den Fig. 10, 11A und 11B gezeigten experimentellen Resultaten ziehen. Zuerst einmal, wie in Fig. 10 gezeigt ist, nimmt der Betrag von erzeugten NO_x beträchtlich ab, wenn das Luft/Kraftstoff- Verhältnis A/F gleich oder niedriger als 15,0 ist und der Betrag der Raucherzeugung annähernd gleich Null ist. Die Abnahme des Betrags von erzeugten NO_x bedeutet, daß die Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum 5 gesunken ist. Folglich kann geschlossen werden, daß die Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum 5 niedrig ist, wenn fast kein Ruß erzeugt wird. Die gleiche Folgerung kann aus Fig. 11 gezogen werden. Das heißt, der Verbrennungsdruck ist niedrig, wenn fast kein Ruß erzeugt wird, wie in Fig. 11B gezeigt ist. Demzufolge kann geschlossen werden, daß die Verbren nungstemperatur im Verbrennungsraum 5 zu diesem Zeitpunkt niedrig ist.

Zweitens, wie in Fig. 10 gezeigt ist, nehmen die Mengen von erzeugtem HC und CO zu, wenn der Betrag der Raucherzeugung, d. h. der Betrag der Rußerzeugung, annähernd gleich Null wird. Dies bedeutet, daß Kohlenwasserstoffe abgegeben werden, ohne sich zu Ruß zu entwickeln. Das heißt, wenn die Temperatur im Zustand eines Sauerstoff mangels angehoben wird, werden die im Kraftstoff enthaltenen geradkettigen Kohlen wasserstoffe und aromatischen Kohlenwasserstoffe gemäß der Darstellung in Fig. 12 thermisch abgebaut. Als Ergebnis wird der Vorläufer von Ruß gebildet, und es wird Ruß erzeugt, der in der Hauptsache aus einer festen Ansammlung von Kohlenstoffatomen zusammengesetzt ist. In diesem Fall wird der tatsächliche Vorgang der Rußerzeugung kompliziert, und es ist unklar, welche Konfiguration der Rußvorläufer annimmt. Auf jeden Fall entwickeln sich die Kohlenwasserstoffe gemäß der Darstellung in Fig. 12 in Ruß über seinen Vorläufer. Wenn der Betrag der Rußerzeugung annähernd gleich Null wird, nehmen somit gemäß der obenstehenden Beschreibung die Mengen von erzeug tem HC und CO zu, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der HC der Vor läufer von Ruß bzw. ein Kohlenwasserstoff, der sich nicht zu dem Vorläufer von Ruß entwickelt hat.

Hierbei ist anzumerken, daß der Vorläufer ein Material ist, das im Begriff ist, sich von Kohlenwasserstoffen in Ruß zu entwickeln, sich jedoch noch nicht zu Ruß entwickelt hat.

Die Bilanz aus diesen Erwägungen, die auf den in den Fig. 10, 11 gezeigten experi mentellen Resultaten basieren, zeigt, daß der Betrag der Rußerzeugung bei einer niedrigen Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum 5 annähernd gleich Null ist, und daß der Verbrennungsraum 5 zu diesem Zeitpunkt den Rußvorläufer abgibt, bzw. die Kohlenwasserstoffe, die sich zu diesem Zeitpunkt nicht in den Vorläufer von Ruß entwickelt haben. Minutiös detaillierte Versuche und Untersuchungen über dieses Thema haben ergeben, daß der Prozeß der Rußentwicklung vor seiner Vollendung angehalten wird, d. h. es wird kein Ruß erzeugt, wenn die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas im Verbrennungsraum 5 gleich oder niedriger als eine bestimmte Temperatur ist, und daß Ruß erzeugt wird, wenn die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas höher als die oben genannte bestimmte Temperatur wird.

Wenn der Entwicklungsprozeß der Kohlenwasserstoffe im Zustand des Rußvorläufers angehalten wird, ändern sich die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas und die oben genannte bestimmte Temperatur in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren wie etwa der Art des Kraftstoffs, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem Verdichtungsverhältnis. Das heißt, die bestimmte Temperatur steht in enger Beziehung mit dem Betrag von erzeugten NO_x und kann daher in gewissem Maße aus dem Betrag von erzeugten NO_x abgeschätzt werden. Mit anderen Worten, die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas zum Zeitpunkt der Verbrennung nimmt ab und der Betrag von erzeugtem NO_x nimmt ab, zusammen mit einer zunehmenden AGR-Rate. Es wird fast kein Ruß erzeugt, wenn der Betrag von erzeugten NO_x annähernd gleich oder geringer als 10 ppm wird. Demzufolge fällt die genannte bestimmte Temperatur im wesentlichen mit der Temperatur zu dem Zeitpunkt zusammen, an dem der Betrag von erzeugtem NO_x annähernd gleich oder geringer als 10 ppm ist.

Sobald eine Rußbildung stattgefunden hat, kann der Ruß nicht durch eine Nachbehand lung unter Verwendung eines Katalysators mit einer oxidativen Funktion gereinigt werden. Im Gegensatz hierzu können der Rußvorläufer bzw. die Kohlenwasserstoffe, die sich nicht in den Rußvorläufer entwickelt haben, einfach mittels einer Nachbehand lung unter Verwendung eines Katalysators mit einer oxidativen Funktion gereinigt werden. Im Hinblick auf eine Nachbehandlung unter Verwendung eines Katalysators mit einer oxidativen Funktion ist es daher ein entscheidender Unterschied, ob die Kohlenwasserstoffe, die sich in den Rußvorläufer entwickelt oder nicht entwickelt haben, aus dem Verbrennungsraum 5 abgegeben werden sollen, oder ob Kohlenwasser stoffe in Form von Ruß aus dem Verbrennungsraum 5 abgegeben werden sollen. Bei dem erfindungsgemäß angewendeten, neuartigen Verbrennungssystem werden die Kohlenwasserstoffe, die sich in den Rußvorläufer entwickelt oder nicht entwickelt haben, aus dem Verbrennungsraum 5 abgegeben, ohne daß im Verbrennungsraum 5 Ruß erzeugt wird, und daraufhin durch einen Katalysator mit oxidativer Funktion oxidiert.

Um die Entwicklung der Kohlenwasserstoffe vor der Bildung von Ruß anzuhalten, ist es nötig, die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas im Verbrennungsraum 5 zum Zeitpunkt der Verbrennung unter einer Temperatur zu halten, bei der Ruß erzeugt wird. Es hat sich in diesem Fall herausgestellt, daß der endothermische Effekt des Gases, das den Kraftstoff während seiner Verbrennung umgibt, die Reduzierung der Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas entscheidend beeinflußt. Das heißt, Kraftstoffdämpfe reagieren unmittelbar mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff und verbrennen, wenn nur Luft um den Brennstoff vorliegt. In diesem Fall steigt die Temperatur der vom Kraftstoff entfernt befindlichen Luft nicht wesentlich an, und nur die Temperatur um den Kraftstoff steigt örtlich in beträchtlichem Maße an. Das heißt, vom Kraftstoff entfernt befindliche Luft übt zu diesem Zeitpunkt kaum den endothermischen Effekt der Verbrennungswärme von Kraftstoff aus. Da in diesem Fall die Verbrennungstemperatur örtlich in beträchtlichem Maße ansteigt, erzeugen die unverbrannten Kohlenwasser stoffe, welche die Verbrennungswärme aufgenommen haben, Ruß.

Der Sachverhalt unterscheidet sich andererseits geringfügig, wenn sich Kraftstoff in dem Mischungsgas befindet, das aus einer großen Menge von inaktivem Gas und einer geringen Menge von Luft zusammengesetzt ist. In diesem Fall werden Kraftstoffdämpfe in der Umgebung verteilt, reagieren mit dem in inaktives Gas eingemischten Sauerstoff, und verbrennen. Da in diesem Fall das umgebende inaktive Gas die Verbren nungswärme absorbiert, steigt die Verbrennungstemperatur nicht merklich an. D. h., es ist möglich, die Verbrennungstemperatur niedrig zu halten. Mit anderen Worten, das Vorhandensein von inaktivem Gas spielt eine wichtige Rolle bei der Senkung der Verbrennungstemperatur, und der endothermische Effekt von inaktivem Gas ermöglicht es, die Verbrennungstemperatur niedrig zu halten.

Um in diesem Fall die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas niedriger als eine Temperatur zu halten, bei der Ruß erzeugt wird, wird eine Menge von inaktivem Gas benötigt, die Wärme in ausreichendem Maße absorbieren kann. Folglich erhöht sich die erforderliche Menge von inaktivem Gas mit einer Zunahme der Kraftstoffmenge. In diesem Fall verstärkt sich der endothermische Effekt proportional zur spezifischen Wärme des inaktiven Gases. Es ist daher bevorzugt, ein inaktives Gas mit einer hohen spezifischen Wärme zu verwenden. In dieser Hinsicht läßt sich folgern, daß AGR-Gas geeigneterweise als inaktives Gas eingesetzt werden kann, da CO₂ und AGR-Gas eine relativ hohe spezifische Wärme besitzen.

Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen AGR-Raten und Beträgen der Raucherzeugung, wenn AGR-Gas als inaktives Gas verwendet wird und der Grad der Kühlung von AGR- Gas geändert wird. Fig. 13 zeigt die Kurven A, B und C. Kurve A gibt einen Fall an, in dem die Temperatur von AGR-Gas mittels intensiver Kühlung von AGR-Gas bei annähernd 90°C gehalten wird. Kurve B gibt einen Fall an, in dem AGR-Gas durch eine kompakte Kühleinheit gekühlt wird. Kurve C gibt einen Fall an, in dem AGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird. Wenn AGR-Gas intensiv gekühlt wird, wie durch die in Fig. 13 gezeigte Kurve A angegeben ist, erreicht der Betrag der Rußerzeugung seine Spitze, wenn die AGR-Rate geringfügig unter 50% liegt. In diesem Fall wird fast kein Ruß erzeugt, wenn die AGR-Rate annähernd gleich oder höher als 55% gemacht wird. Wenn AGR-Gas hingegen geringfügig gekühlt wird, wie durch die in Fig. 13 gezeigte Kurve B angegeben ist, erreicht der Betrag der Rußerzeugung seine Spitze, wenn die AGR-Rate geringfügig höher als 50% ist. In diesem Fall wird fast kein Ruß erzeugt, wenn die AGR-Rate annähernd gleich oder höher als 65% gemacht wird. Wenn AGR-Gas des weiteren nicht zwangsgekühlt wird, wie durch die in Fig. 13 gezeigte Kurve C angege ben ist, erreicht der Betrag der Raucherzeugung seine Spitze, wenn die AGR-Rate nahe bei 55% liegt. In diesem Fall wird fast kein Ruß erzeugt, wenn die AGR-Rate annähernd gleich oder höher als 70% gemacht wird. Der Grund dafür, warum sich kein Rauch bildet, wenn die AGR-Rate gleich oder höher als 55% gemacht wird, ist der, daß die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas zum Zeitpunkt der Verbrennung wegen des endothermischen Effekts des AGR-Gases im wesentlichen nicht steigt, d. h. wegen der nachfolgend beschriebenen Niedertemperaturverbrennung werden die Kohlenwasserstoffe daran gehindert, sich zu Ruß zu entwickeln. Fig. 13 zeigt die Beträge der Raucherzeugung, wenn die Motorlast relativ hoch ist. Wenn sich die Motorlast verringert, nimmt die AGR-Rate, bei welcher der Betrag der Rußerzeugung seine Spitze erreicht, geringfügig ab, und die Untergrenze der AGR-Rate, bei der fast kein Ruß erzeugt wird, sinkt ebenfalls geringfügig ab. Die Untergrenze der AGR-Rate, bei der fast kein Ruß erzeugt wird, ändert sich in Abhängigkeit vom Grad der Kühlung des AGR-Gases und der Motorlast.

Fig. 14 zeigt die Menge des aus AGR-Gas und Luft zusammengesetzten Mischungs gases, die erforderlich ist, um die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas unter einer Temperatur zu halten, bei der Ruß erzeugt wird, das Verhältnis von Luft zu dem Mischungsgas, und das Verhältnis von AGR-Gas zu dem Mischungsgas in dem Fall, in dem AGR-Gas als inaktives Gas verwendet wird. In Fig. 14 stellt die Ordinate die Gesamtmenge von Ansauggas dar, die in den Verbrennungsraum 5 eingesaugt werden kann, und eine gestrichpunktete Linie Y stellt die Gesamtmenge von Ansauggas dar, die in den Verbrennungsraum 5 eingesaugt werden kann, wenn keine Aufladung durchge führt wird. Die Abszisse stellt die geforderte Last dar.

Unter Bezugnahme auf Fig. 14 gibt das Verhältnis von Luft, d. h. die Luftmenge im Gasgemisch, die Luftmenge an, die für eine vollständige Verbrennung von eingespritz tem Kraftstoff benötigt wird. D. h., in dem in Fig. 14 gezeigten Fall ist das Verhältnis der Luftmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge gleich dem stöichiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Unter Bezugnahme auf Fig. 14 wiederum gibt das Verhältnis von AGR-Gas, d. h. die Menge von AGR-Gas im Mischungsgas, die minimale Menge von AGR-Gas an, die erforderlich ist, um die Temperatur von Kraftstoff und Umge bungsgas während der Verbrennung von eingespritztem Kraftstoff niedriger als eine Temperatur zu halten, bei der Ruß gebildet wird. Diese minimal erforderliche Menge von AGR-Gas entspricht der AGR-Rate, die annähernd gleich oder höher als 55% ist. Bei der gezeigten Ausführungsform in Fig. 14 ist die AGR-Rate gleich oder höher als 70%. Das heißt, wenn man annimmt, daß die Gesamtmenge des in den Verbrennungs raum 5 eingesaugten Ansauggases durch eine in Fig. 14 gezeigte, durchgezogene Linie X angegeben ist, und daß die Verhältnisse der Luftmenge und der Menge von AGR-Gas zur Gesamtmenge von Ansauggas X wie in der Darstellung von Fig. 14 sind, dann ist die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas niedriger als eine Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird. Folglich wird kein Ruß erzeugt. Der Betrag von erzeugten NO_x zu diesem Zeitpunkt ist annähernd gleich oder geringer als 10 ppm und somit beachtlich klein.

Da der Wärmeabgabewert zum Zeitpunkt der Verbrennung von Kraftstoff steigt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt, muß der Betrag der von AGR-Gas absorbierten Wärme erhöht werden, um die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas niedriger als eine Temperatur zu halten, bei der Ruß erzeugt wird. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, muß daher die Menge von AGR-Gas mit zunehmender Kraftstoffeinspritzmenge erhöht werden. Mit anderen Worten ist es nötig, die Menge von AGR-Gas mit einer zuneh menden geforderten Last zu erhöhten. Die Gesamtmenge des in den Verbrennungsraum 5 eingesaugten Ansauggases hat eine Obergrenze Y, wenn keine Aufladung durchgeführt wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 14 kann somit in einem Bereich, in dem die geforderte Last höher als L₀ ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur dann bei dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gehalten werden, wenn das Verhältnis von AGR-Gas mit einer zunehmenden geforderten Last verringert wird. Mit anderen Worten, wenn versucht wurde, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Bereich, in dem die geforderte Last höher als L₀ ist, bei dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhält nis zu halten, während keine Aufladung durchgeführt wird, nimmt die AGR-Rate mit einer Zunahme der geforderten Last ab. Daher ist es in dem Bereich, in dem die geforderte Last höher als L₀ ist, nicht möglich, die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas niedriger als eine Temperatur zu halten, bei der Ruß erzeugt wird.

Es ist jedoch möglich, die AGR-Rate in dem Bereich, in dem die geforderte Last höher als L₀ ist, gleich oder höher als 55%, nämlich gleich 70% zu halten, wenn AGR-Gas zum Einlaß eines Laders über einen AGR-Kanal (nicht gezeigt) zurückgeführt wird, d. h. in eine Lufteinlaßröhre des Abgasturboladers. Hierdurch wird es möglich, die Tempe ratur von Kraftstoff und Umgebungsgas niedriger als eine Temperatur zu halten, bei der Ruß erzeugt wird. Das heißt, wenn AGR-Gas so zurückgeführt wird, daß die AGR-Rate in der Lufteinlaßröhre beispielsweise gleich 70% wird, wird auch die AGR-Rate des Ansauggases, das mittels eines Kompressors des Abgasturboladers unter Druck gesetzt worden ist, gleich 70%. Somit kann innerhalb der Grenzen der Druckerzeugung durch den Kompressor die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas niedriger als eine Temperatur gehalten werden, bei der Ruß erzeugt wird. Infolgedessen wird es möglich, den Betriebsbereich der Kraftmaschine zu erweitern, der eine Niedertemperaturverbren nung hervorbringen kann. Wenn die AGR-Rate in dem Bereich, in dem die geforderte Last höher als L₀ ist, gleich oder höher als 55% gemacht wird, wird das AGR-Steuer ventil vollständig geschlossen und die Drosselklappe geringfügig gesch 42977 00070 552 001000280000000200012000285914286600040 0002010114971 00004 42858lossen.

Fig. 14 zeigt einen Fall, in dem Kraftstoff mit dem obenstehend beschriebenen stöchio metrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbrannt wird. Der Betrag von erzeugten NO_x kann jedoch annähernd gleich oder geringer als 10 ppm gemacht und gleichzeitig die Erzeugung von Ruß verhindert werden, selbst wenn die Luftmenge kleiner als die in Fig. 14 gezeigte gemacht wird, d. h. selbst wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett eingestellt. Andererseits kann der Betrag von erzeugten NO_x annähernd gleich oder geringer als 10 ppm gemacht und gleichzeitig die Erzeugung von Ruß verhindert werden, selbst wenn die Luftmenge größer als die in Fig. 14 gezeigte gemacht wird, d. h. selbst wenn das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis gemacht wird, das von 17 bis 18 reicht. Das heißt, die Kraft stoffmenge wird überschüssig, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett eingestellt ist. Weil die Verbrennungstemperatur aber niedrig gehalten wird, entwickelt sich der über schüssige Kraftstoff nicht zu Ruß. Infolgedessen wird kein Ruß erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Betrag von erzeugten NO_x ebenfalls beachtlich gering. Es wird hinge gen als Reaktion auf einen Anstieg der Verbrennungstemperatur eine geringe Menge Ruß erzeugt, wenn das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist oder wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist. Da die Verbrennungstemperatur jedoch erfindungsgemäß niedrig gehalten wird, wird kein Ruß erzeugt. Des weiteren ist der Betrag von erzeugten NO_x ebenfalls beachtlich gering. D. h., während der Niedertemperaturverbrennung wird unabhängig vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis kein Ruß erzeugt, und zwar unabhängig davon, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett oder gleich dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff- Verhältnis ist, oder ob das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Das heißt, der Betrag von erzeugten NO_x ist beachtlich gering. Folglich ist es unter dem Gesichtspunkt einer Verbesserung der Kraftstoffverbrauchsrate bevorzugt, das durch schnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager zu halten.

Während der Niedertemperaturverbrennung sinkt die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas, aber die Abgastemperatur steigt. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 15A, 15B beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 15A gibt eine durchgezogene Linie die Beziehung zwischen durchschnittlichen Gastemperaturen Tg im Verbrennungsraum 5 und Kurbelwinkeln während der Niedertemperaturverbrennung an, und eine gestrichelte Linie gibt die Beziehung zwischen durchschnittlichen Gastemperaturen Tg im Verbrennungsraum 5 und Kurbelwinkeln während einer normalen Verbrennung an. Unter Bezugnahme auf Fig. 15B gibt eine durchgezogene Linie die Beziehung zwischen Temperaturen Tf von Kraftstoff und Umgebungsgas und Kurbelwinkeln während der Niedertemperaturverbrennung an, und eine gestrichelte Linie gibt die Beziehung zwischen Temperaturen Tf von Kraftstoff und Umgebungsgas und Kurbelwinkeln während einer normalen Verbrennung.

Die Menge von AGR-Gas während der Niedertemperaturverbrennung ist größer als die Menge von AGR-Gas während einer normalen Verbrennung. Wie in Fig. 15A gezeigt ist, wenn der Kurbelwinkel den Verdichtungs-OT nicht erreicht hat, d. h. wenn sich die Kraftmaschine im Verdichtungstakt befindet, ist die durchschnittliche Gastemperatur Tg während der Niedertemperaturverbrennung, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist, somit höher als die durchschnittliche Gastemperatur Tg während einer normalen Verbrennung, die durch die gestrichelte Linie angegeben ist. Zu diesem Zeit punkt ist die Temperatur Tf von Kraftstoff und Umgebungsgas annähernd gleich der durchschnittlichen Gastemperatur Tg, wie in Fig. 15B gezeigt ist. Die Verbrennung wird dann in der Nähe des Verdichtungs-OT gestartet. In diesem Fall steigt während der Niedertemperaturverbrennung, aufgrund des endothermischen Effekts von AGR-Gas, die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas nicht wesentlich an, wie durch die in Fig. 15B gezeigte, durchgezogene Linie angegeben ist. Andererseits steigt während einer normalen Verbrennung, da der Kraftstoff von einer großen Menge Sauerstoff umgeben ist, die Temperatur Tf von Kraftstoff und Umgebungsgas extrem hoch, wie durch die in Fig. 15B gezeigte, gestrichelte Linie angegeben ist. Somit ist die Tempera tur Tf von Kraftstoff und Umgebungsgas während einer normalen Verbrennung viel höher als die Temperatur Tf von Kraftstoff und Umgebungsgas während der Niedertemperaturverbrennung. Was jedoch einen großen Teil des Gases betrifft, der den Kraftstoff nicht umgibt, ist die Temperatur während einer normalen Verbrennung niedriger als die Temperatur während der Niedertemperaturverbrennung. Wie in Fig. 15A gezeigt ist, ist somit die durchschnittliche Gastemperatur Tg im Verbrennungsraum 5 in der Nähe des Verdichtungs-OT während der Niedertemperaturverbrennung höher als während einer normalen Verbrennung. Wie in Fig. 15A gezeigt ist, ist im Ergebnis nach vollendeter Verbrennung die Temperatur des verbrannten Gases im Verbren nungsraum 5 während der Niedertemperaturverbrennung höher als die Temperatur des verbrannten Gases im Verbrennungsraum 5 während einer normalen Verbrennung. Also steigt die Abgastemperatur, wenn eine Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird.

Somit nimmt bei Durchführung einer Niedertemperaturverbrennung der Betrag der Raucherzeugung, d. h. die Menge von abgegebenen Feststoffpartikeln ab, und die Abgastemperatur steigt. Wenn also eine normale Verbrennung während des Betriebs der Kraftmaschine auf eine Niedertemperaturverbrennung umgeschaltet wird, wird es möglich, die Menge von abgegebenen Feststoffpartikeln zu verringern und die Tempe ratur des Partikelfilters 22 anzuheben. Wenn hingegen eine Niedertemperaturverbren nung auf eine normale Verbrennung umgeschaltet wird, sinkt die Temperatur des Partikelfilters 22. Zu diesem Zeitpunkt nimmt jedoch die Menge von abgegebenen Feststoffpartikeln zu. Auf jeden Fall können die Menge von abgegebenen Feststoffpar tikeln und die Temperatur des Partikelfilters 22 gesteuert werden, indem zwischen einer normalen Verbrennung und einer Niedertemperaturverbrennung umgeschaltet wird.

Die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas zum Zeitpunkt der Verbrennung im Verbrennungsraum kann nur dann gleich oder niedriger als eine Temperatur gemacht werden, bei der die Entwicklung von Kohlenwasserstoffen auf halbem Wege unterbro chen wird, wenn der aus der Verbrennung resultierende Wärmeabgabewert relativ gering ist, d. h. wenn die Motorlast mittelhoch oder niedrig ist. Daher wird bei der erfin dungsgemäßen Ausführungsform eine erste Verbrennung, nämlich Niedertemperatur verbrennung, durchgeführt, indem die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas zum Zeitpunkt der Verbrennung gleich oder niedriger als eine Temperatur gehalten wird, bei der die Entwicklung von Kohlenwasserstoffen auf halbem Wege unterbrochen wird, wenn die Motorlast mittelhoch oder niedrig ist, und eine zweite Verbrennung, nämlich herkömmliche Verbrennung, durchgeführt, wenn die Motorlast hoch ist. Wie aus der vorausgegangenen Beschreibung ersichtlich ist, bezieht sich die erste Verbrennung, nämlich Niedertemperaturverbrennung, auf die Verbrennung von einem Typ, bei dem die Menge von inaktivem Gas im Verbrennungsraum größer als eine Menge von inaktivem Gas ist, die einem maximalen Betrag von erzeugtem Ruß entspricht, und bei dem fast kein Ruß erzeugt wird, und die zweite Verbrennung, nämlich die herkömmliche Verbrennung, bezieht sich auf die Verbrennung von einem Typ, bei dem die Menge von inaktivem Gas im Verbrennungsraum geringer als eine Menge von inaktivem Gas ist, die einem maximalen Betrag von erzeugtem Ruß entspricht.

Fig. 16 zeigt einen ersten Betriebsbereich I', in dem die erste Verbrennung, nämlich Niedertemperaturverbrennung, durchgeführt wird, und einen zweiten Betriebsbereich II', in dem die zweite Verbrennung, nämlich herkömmliche Verbrennung, durchgeführt wird. In Fig. 16 stellt die Ordinate L den Betätigungsbetrag eines Fahrpedals 50, d. h. die geforderte Last dar, und die Abszisse N stellt die Motordrehzahl dar. In Fig. 16 stellt X(N) eine erste Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I' und dem zweiten Betriebsbereich II' dar, und Y(N) stellt eine zweite Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I' und dem zweiten Betriebsbereich II' dar. Ein Umschalten des Betriebsbereichs aus dem ersten Betriebsbereich I' in den zweiten Betriebsbereich II' wird auf der Grundlage der ersten Grenze X(N) beurteilt, und ein Umschalten des Betriebsbereichs aus dem zweiten Betriebsbereich II' in den ersten Betriebsbereich I' wird auf der Grundlage der zweiten Grenze (N) beurteilt. Das heißt, wenn die geforderte Last L über der als Funktion der Motordrehzahl N ausgedrückten ersten Grenze X(N) liegt, wenn eine Niedertemperaturverbrennung mit der Kraftmaschine im ersten Betriebsbereich I' durchgeführt wird, wird geschlossen, daß der Betriebsbereich in den zweiten Betriebsbereich II' übergegangen ist, und eine herkömmliche Verbrennung wird durchgeführt. Wenn die geforderte Last L unter die als Funktion der Motordrehzahl N ausgedrückte zweite Grenze Y(N) abfällt, wenn sich die Kraftmaschine im zweiten Betriebsbereich II' befindet, wird geschlossen, daß der Betriebsbereich in den ersten Betriebsbereich I' übergegangen ist, und eine Niedertemperaturverbrennung wird wieder durchgeführt.

Die erste Grenze X(N) sowie die zweite Grenze Y(N), die sich bezüglich der ersten Grenze X(N) auf der Niederlastseite befindet, wurden aus den folgenden zwei Gründen festgelegt. Der erste Grund ist, daß die Verbrennungstemperatur auf der Hochlastseite des zweiten Betriebsbereichs II' relativ hoch ist, und daß eine Niedertemperaturverbren nung nicht sofort durchgeführt werden kann, selbst wenn die geforderte Last L zu diesem Zeitpunkt unter die erste Grenze X(N) absinkt. Das heißt, eine Niedertempera turverbrennung wird sofort begonnen, außer wenn die geforderte Last L beträchtlich niedrig wird, nämlich niedriger als die zweite Grenze Y(N).

Der zweite Grund ist, daß eine Hysterese für ein Umschalten des Betriebsbereichs zwischen dem ersten Betriebsbereich I' und dem zweiten Betriebsbereich II' eingestellt werden muß.

Wenn eine Niedertemperaturverbrennung mit der Kraftmaschine im ersten Betriebsbe reich I' durchgeführt wird, wird fast kein Ruß erzeugt; stattdessen werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die sich in den Vorläufer von Ruß entwickelt haben oder nicht entwickelt haben, aus dem Verbrennungsraum 5 abgegeben. Die aus dem Verbren nungsraum 5 abgegebenen Kohlenwasserstoffe werden zu diesem Zeitpunkt durch einen Katalysator (nicht gezeigt) mit einer oxidativen Funktion zufriedenstellend oxidiert. Als Katalysator kann ein Oxidationskatalysator, ein Dreiweg-Katalysator oder ein NO_x- Absorptionsmittel verwendet werden. Ein NO_x-Absorptionsmittel hat die Funktionen, NO_x zu absorbieren, wenn das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, und NO_x abzugeben, sobald das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsraum 5 fett wird. Das NO_x-Absorptionsmittel weist einen beispielsweise aus Aluminiumoxid gefertigten Träger auf. Der Träger trägt beispielsweise ein Edelmetall wie etwa Platin Pt und mindestens ein aus Alkalimetallen wie etwa Kalium K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium Cs, Erdalkalielementen wie etwa Barium Ba und Calcium Ca, und Seltenerdelementen wie etwa Lanthan La und Yttrium Y ausgewähltes Material. Sowohl ein Dreiweg-Katalysator als auch ein NO_x-Absorp tionsmittel haben eine oxidative Funktion, nicht zu erwähnen einen oxidativen Katalysator. Somit können gemäß der obenstehenden Beschreibung der Dreiweg- Katalysator und das NO_x-Absorptionsmittel als der genannte Katalysator verwendet werden.

Fig. 17 zeigt die Ausgänge eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors (nicht gezeigt). Wie in Fig. 17 gezeigt ist, ändert sich der Ausgangsstrom I des Luft/Kraftstoff-Verhältnis sensors in Abhängigkeit vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F. Damit ist es möglich, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis vom Ausgangsstrom I des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors zu erfassen.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 18 die Betriebssteuerung im ersten Betriebsbereich I' und im zweiten Betriebsbereich II' in Umrissen beschrieben. Fig. 18 zeigt, wie sich der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17, der Öffnungsgrad des AGR- Steuerventils 25, die AGR-Rate, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der Kraftstoffeinspritz- Zeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge mit Änderungen der geforderten Last L ändern. Wie in Fig. 18 gezeigt ist, nimmt im ersten Betriebsbereich I', in dem die geforderte Last L niedrig ist, der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 vom vollständig geschlossen Zustand bis zu einem Öffnungsgrad von 2/3 allmählich zu, während die geforderte Last L zunimmt, und der Öffnungsgrad des AGR-Steuerventils 25 nimmt vom vollständig geschlossen Zustand bis zum vollständig geöffneten Zustand allmählich zu, während die geforderte Last L zunimmt. In dem in Fig. 18 gezeigten Beispiel ist die AGR-Rate im ersten Betriebsbereich I' annähernd gleich 70%, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist geringfügig mager.

Mit anderen Worten, im ersten Betriebsbereich I' wird der Öffnungsgrad der Drossel klappe 17 und des AGR-Steuerventils 25 so gesteuert, daß die AGR-Rate annähernd gleich 70% wird und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis geringfügig mager wird. Im ersten Betriebsbereich I' wird die Kraftstoffeinspritzung vor dem Verdichtungs-OT durchge führt. In diesem Fall wird der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt θS mit einer zunehmen den geforderten Last L zurückgenommen. Der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt θE wird ebenso wie der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt θS zurückgenommen. Während des Leerlaufbetriebs wird die Drosselklappe 17 annähernd bis zu ihrem vollständig geschlossenen Zustand geschlossen, und das AGR-Steuerventil 25 wird ebenfalls annähernd bis zu seinem vollständig geschlossenen Zustand geschlossen. Wenn die Drosselklappe 17 annähernd bis zu ihrem vollständig geschlossenen Zustand geschlos sen ist, nimmt der Druck im Verbrennungsraum 5 zu Beginn der Verdichtung ab, weshalb der Verdichtungsdruck abnimmt. Wenn der Verdichtungsdruck abnimmt, nimmt die vom Kolben 4 verrichtete Verdichtungsarbeit ab, weshalb die Schwingung des Motorkörpers 1 abnimmt. Das heißt, während des Leerlaufbetriebs wird die Drosselklappe 17 annähernd bis zu ihrem vollständig geschlossenen Zustand geschlos sen, um die Schwingung des Motorkörpers 1 zu dämpfen.

Wenn andererseits der Betriebsbereich der Kraftmaschine vom ersten Betriebsbereich I' zum zweiten Betriebsbereich II' übergeht, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 20 schrittweise von ihrem Öffnungsgrad von 2/3 auf ihren vollständig geöffneten Zustand vergrößert. Zu diesem Zeitpunkt wird in dem in Fig. 18 gezeigten Beispiel die AGR- Rate schrittweise von annähernd 70% auf 40% oder weniger reduziert, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird schrittweise erhöht. Das heißt, da die AGR-Rate einen AGR-Ratenbereich übersteigt (Fig. 9), in dem eine große Menge Rauch erzeugt wird, führt ein Umschalten des Betriebsbereichs der Kraftmaschine aus dem ersten Betriebs bereich I' in den zweiten Betriebsbereich II' nicht zu einer Erzeugung einer großen Menge von Rauch. Im zweiten Betriebsbereich II' wird eine herkömmliche Verbrennung durchgeführt. Im zweiten Betriebsbereich II' wird die Drosselklappe 17 meistens in ihrem vollständig geöffneten Zustand gehalten, und der Öffnungsgrad des AGR-Steuer ventils 25 wird mit einer Zunahme der geforderten Last L allmählich vergrößert. Im Betriebsbereich II' nimmt die AGR-Rate mit einer Zunahme der geforderten Last L ab, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nimmt mit einer Zunahme der geforderten Last L ab.

Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bleibt jedoch selbst dann mager, wenn die geforderte Last L gestiegen ist. Im zweiten Betriebsbereich II' liegt der Kraftstoffeinspritz-Start zeitpunkt θS in der Nähe des Verdichtungs-OT.

Fig. 19A zeigt die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse A/F im ersten Betriebsbereich I'. In Fig. 19A geben mit A/F = 15.5, A/F = 16, AY = 17 und A/F = 18 bezeichnete Kurven an, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich 15,5, 16, 17 bzw. 18 ist, und die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse zwischen den Kurven werden mittels Proportionalvertei lung bestimmt. Wie in Fig. 19A gezeigt ist, ist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im ersten Betriebsbereich I' mager, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F im ersten Betriebsbe reich I' wird mit einer Abnahme der geforderten Last L magerer. Das heißt, der aus der Verbrennung resultierende Wärmeabgabewert nimmt mit einer Abnahme der gefor derten Last L ab. Daher nimmt mit einer Abnahme der geforderten Last L die Möglich keit zu, die Niedertemperaturverbrennung durchzuführen, selbst wenn die AGR-Rate verringert wurde. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nimmt mit einer Verringerung der AGR-Rate zu. Somit wird gemäß der Darstellung in Fig. 19A das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis A/F mit einer Abnahme der geforderten Last L erhöht. Die Kraftstoffver brauchsrate verbessert sich mit einer Zunahme des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses AW. Demzufolge wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis A/F mit einer Abnahme der geforderten Last L erhöht, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis so mager wie möglich zu machen.

Die in Fig. 19A gezeigten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisse A/F sind vorab im ROM 32 in Form einer Speicherdarstellung als Funktion der erforderlichen Last L und der Motordrehzahl N gespeichert, wie in Fig. 19B gezeigt ist. Die Soll-Öffnungsgrade ST der Drosselklappe 17, die erforderlich sind, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich den in Fig. 19A gezeigten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen zu machen, sind vorab im ROM 32 in Form einer Speicherdarstellung als Funktion der erforderlichen Last L und der Motordrehzahl N gespeichert, wie in Fig. 20A gezeigt ist. Die Soll-Öffnungsgrade SE des AGR-Steuerventils 25, die erforderlich sind, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich den in Fig. 19A gezeigten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen zu machen, sind vorab im ROM 32 in Form einer Speicherdarstellung als Funktion der erforderlichen Last L und der Motordrehzahl N gespeichert, wie in Fig. 20B gezeigt ist.

Fig. 21A zeigt die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisse A/F während der zweiten Verbren nung, d. h. der herkömmlichen Verbrennung. In Fig. 21A zeigen mit A/F = 24, A/F = 35, A/F = 45 und A/F = 60 bezeichnete Kurven an, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich 24, 35, 45 bzw. 60 ist. Die in Fig. 21A gezeigten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhält nisse A/F sind vorab im ROM 32 in Form einer Speicherdarstellung als Funktion der erforderlichen Last L und der Motordrehzahl N gespeichert. Die Soll-Öffnungsgrade ST der Drosselklappe 17, die erforderlich sind, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich den in Fig. 21A gezeigten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen zu machen, sind vorab im ROM 32 in Form einer Speicherdarstellung als Funktion der erforderlichen Last L und der Motordrehzahl N gespeichert, wie in Fig. 22A gezeigt ist. Die Soll-Öffnungsgrade SE des AGR-Steuerventils 25, die erforderlich sind, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich den in Fig. 21A gezeigten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen zu machen, sind vorab im ROM 32 in Form einer Speicherdarstellung als Funktion der erforderlichen Last L und der Motordrehzahl N gespeichert, wie in Fig. 22B gezeigt ist.

Während der zweiten Verbrennung wird die Kraftstoffeinspritzmenge Q auf der Grund lage der geforderten Last L und der Motordrehzahl N berechnet. Wie in Fig. 23 gezeigt ist, ist die Kraftstoffeinspritzmenge Q vorab im ROM 32 in Form einer Speicherdar stellung als Funktion der erforderlichen Last L und der Motordrehzahl N gespeichert.

Als nächstes wird eine Betriebssteuerung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 24 beschrieben. Bezugnehmend auf Fig. 24 wird zuallererst in Schritt 2100 beurteilt, ob eine Flagge I gesetzt ist, die anzeigt, daß sich die Kraftma schine im ersten Betriebsbereich I' befindet. Wenn die Flagge I gesetzt worden ist, d. h. wenn sich die Kraftmaschine im ersten Betriebsbereich I' befindet, geht die Operation weiter zu Schritt 2101, wo beurteilt wird, ob die geforderte Last L die erste Grenze X(N) überschritten hat. Falls L ≦ X(N), geht die Operation weiter zu Schritt 2103, wo eine Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird. Falls in Schritt 2101 beurteilt wird, daß L < X(N), geht die Operation weiter zu Schritt 2102, wo die Flagge I zurück gesetzt wird, und daraufhin zu Schritt 2110, wo die zweite Verbrennung durchgeführt wird.

Falls in Schritt 2100 beurteilt wird, daß die Flagge I, die angibt, daß sich die Kraftmaschine im ersten Betriebsbereich I' befindet, nicht gesetzt worden ist, d. h. wenn sich die Kraftmaschine im zweiten Betriebsbereich II' befindet, geht die Operation weiter zu Schritt 2108, wo beurteilt wird, ob die geforderte Last L unter die zweite Grenze Y(N) abgefallen ist. Falls L ≧ Y(N), geht die Operation weiter zu Schritt 2110, wo die zweite Verbrennung mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird. Falls hingegen in Schritt 2108 beurteilt wird, daß L < Y(N), geht die Operation weiter zu Schritt 2109, wo die Flagge I gesetzt wird, und daraufhin zu Schritt 2103, wo eine Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird.

In Schritt 2103 wird der Soll-Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 aus der in Fig. 20A gezeigten Speicherdarstellung errechnet, und der Öffnungsgrad des Steuerventils 17 wird auf den Soll-Öffnungsgrad ST eingestellt. Daraufhin wird in Schritt 2104 der Soll- Öffnungsgrad SE des AGR-Steuerventils 25 aus der in Fig. 20B gezeigten Speicherdar stellung errechnet, und der Öffnungsgrad des AGR-Steuerventils 25 wird auf den Soll- Öffnungsgrad SE eingestellt. Daraufhin wird in Schritt 2105 der mittels einer Massen stromerfassungseinrichtung (nicht gezeigt) erfaßte Massenstrom Ga der Ansaugluft (im nachfolgenden vereinfacht als Menge der Ansaugluft bezeichnet) aufgenommen. Daraufhin wird in Schritt 2106 das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F aus der in Fig. 19B gezeigten Speicherdarstellung errechnet. Daraufhin wird in Schritt 2107 die Kraftstoffeinspritzmenge Q, die erforderlich ist, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F zu machen, auf der Grundlage der Menge Ga der Ansaugluft und des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F errechnet.

Wie obenstehend beschrieben ist, wenn sich die geforderte Last L oder die Motordreh zahl N während der Niedertemperaturverbrennung ändert, werden die Öffnungsgrade der Drosselklappe 17 und des AGR-Steuerventils 25 sofort auf die Soll-Öffnungsgrade ST, SE eingestellt, die der geforderten Last L und der Motordrehzahl N entsprechen. Wenn die geforderte Last L beispielsweise erhöht wird, wird somit die Menge der Luft im Verbrennungsraum 5 unmittelbar erhöht, und dadurch das von der Kraftmaschine erzeugte Drehmoment sofort erhöht. Wenn sich der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 oder des AGR-Steuerventils 25 in einem Maße ändert, daß eine Änderung der Menge von Ansaugluft verursacht wird, wird die Änderung der Menge Ga von Ansaugluft durch die Massenstromerfassungseinrichtung erfaßt. Die Kraftstoffeinspritzmenge Q wird auf der Grundlage der erfaßten Menge Ga von Ansaugluft gesteuert. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzmenge Q wird verändert, nachdem sich die Menge Ga von Ansaugluft tatsächlich geändert hat.

In Schritt 2110 wird die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q aus der in Fig. 23 gezeigten Speicherdarstellung errechnet, und die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Soll-Kraftstoff einspritzmenge Q eingestellt. Daraufhin wird in Schritt 2111 der Soll-Öffnungsgrad ST der Drosselklappe 17 aus der in Fig. 22A gezeigten Speicherdarstellung errechnet. Daraufhin wird in Schritt 2112 der Soll-Öffnungsgrad SE des AGR-Steuerventils 25 aus der in Fig. 22B gezeigten Speicherdarstellung errechnet, und der Öffnungsgrad des AGR-Steuerventils 25 wird auf den Soll-Öffnungsgrad SE eingestellt. Daraufhin wird in Schritt 2113 die durch die Massenstromerfassungseinrichtung erfaßte Menge Ga von Ansaugluft aufgenommen. Daraufhin wird in Schritt 2114 das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) aus der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Menge Ga von Ansaugluft errechnet. Daraufhin wird in Schritt 2115 das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis A/F aus der in Fig. 21B gezeigten Speicherdarstellung errechnet. Daraufhin wird in Schritt 2116 beurteilt, ob das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F)_R größer als das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F ist. Falls (A/F)_R < A/F, geht die Operation weiter zu Schritt 2117, wo der Korrekturwert ΔST für den Öffnungsgrad der Drosselklappe um einen Konstantwert α reduziert wird. Die Operation geht dann weiter zu Schritt 2119. Falls hingegen (A/F)_R ≦ A/F, geht die Operation weiter zu Schritt 2118, wo der Korrekturwert ΔST um den Konstantwert α erhöht wird. Die Operation geht dann weiter zu Schritt 2119. In Schritt 2119 wird der endgültige Soll-Öffnungsgrad ST durch Hinzuaddieren des Korrekturwertes ΔST zum Soll-Öffnungsgrad ST berech net, und der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 wird auf den endgültigen Soll- Öffnungsgrad ST eingestellt. Das heißt, der Öffnungsgrad der Drosselklappe 17 wird so gesteuert, daß das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F)_R gleich dem Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F wird.

Wie oben beschrieben wurde, wenn die geforderte Last L oder die Motordrehzahl N sich während der zweiten Verbrennung ändert, wird die Kraftstoffeinspritzmenge sofort auf die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q eingestellt, die der geforderten Last L und der Motordrehzahl N entspricht. Wenn also beispielsweise die geforderte Last L erhöht wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge sofort erhöht und damit das von der Kraftma schine erzeugte Drehmoment sofort erhöht. Wenn hingegen die Kraftstoffeinspritz menge Q erhöht wird und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F vom Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis AlF abweicht, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 20 so gesteuert, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F wird. Das heißt, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird nach einer Änderung der Kraftstoffeinspritz menge Q geändert.

Bei den oben erwähnten Ausführungsformen wird eine Regelung der Kraftstoffein spritzmenge Q während der Niedertemperaturverbrennung durchgeführt, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird durch Ändern des Öffnungsgrads der Drosselklappe 20 während der zweiten Verbrennung gesteuert. Es ist jedoch auch möglich, eine Rückkopplungsregelung der Kraftstoffeinspritzmenge Q auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 27 während der Niedertempe raturverbrennung durchzuführen. Als Alternative ist es auch möglich, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Ändern des Öffnungsgrads des AGR-Steuerventils 31 während der zweiten Verbrennung zu steuern.

Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfä higkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in Fig. 25 gezeigt ist, wird beim Starten dieser Routine zuallererst in Schritt 200 beurteilt, ob sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgeben den Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat. Falls das Ergebnis in Schritt 200 JA ist, geht die Operation weiter zu Schritt 500. Falls das Ergebnis in Schritt 200 NEIN ist, wird diese Routine beendet. In Schritt 500 wird zu dem Zweck, das Abgas auf einer hohen Temperatur zu halten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett zu machen, um die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wieder herzustellen, die oben erwähnte Niedertemperaturverbrennung durchgeführt, d. h. die Verbrennung von einem Typ, bei dem die Menge von AGR-Gas, die dem Verbren nungsraum 5 zugeführt wird, größer als die Menge von AGR-Gas ist, welche einem Spitzenbetrag von erzeugtem Ruß entspricht, und bei dem fast kein Ruß erzeugt wird (s. Fig. 13).

Diese Ausführungsform kann ebenfalls im wesentlichen den gleichen Effekt wie die oben genannte erste und zweite Ausführungsform erzielen. Zusätzlich wird gemäß dieser Ausführungsform Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases über die Verbrennung fett eingestellt, wobei die Menge von AGR-Gas, die dem Verbrennungsraum 5 als inaktives Gas zugeführt wird, größer als die Menge von AGR-Gas ist, das als inaktives Gas verwendet wird, die einem Spitzenbetrag von erzeugtem Ruß entspricht, und die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff wiederhergestellt wird. Als Ergebnis kann die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff wiederhergestellt und gleichzeitig verhindert werden, daß der Betrag der Rußer zeugung sich wegen der hohen Temperatur und der fetten Einstellung des Abgases an den Spitzenerzeugungswert annähert (s. Fig. 13).

Im nachfolgenden wird eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftma schine gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Aufbau und Betrieb der sechsten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der ersten, zweiten und fünften Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 24 beschrieben wurden, mit Ausnahme der nachstehend genannten Punkte. Bei der sechsten Ausführungsform wird ein in den Fig. 26, 27 gezeigtes Partikelfilter 222 anstelle des in Fig. 1 gezeigten Partikelfilters 22 eingesetzt. Fig. 26A ist eine vergrößerte Draufsicht auf das Partikelfilter. Fig. 26B ist eine vergrößerte Seitenansicht des Partikelfilters. Wie in Fig. 26A, 26B gezeigt ist, ist das Partikelfilter 222 so aufgebaut, daß Abgas sowohl vorwärts als auch rückwärts strömen kann. Das Partikel filter 222 weist ein Gehäuse 223, eine erste Passage 271, eine zweite Passage 272 und ein Abgasschaltventil auf. Das Partikelfilter 222 ist in das Gehäuse 223 eingebaut. Die erste Passage 271 ist stromaufwärts von dem Partikelfilter 222 angeordnet, wenn Abgas in Vorwärtsrichtung durch das Partikelfilter 222 strömt. Die zweite Passage 272 ist stromaufwärts von dem Partikelfilter 222 angeordnet, wenn Abgas in Rückwärtsrich tung durch das Partikelfilter 222 strömt. Ein Abgasschaltventil 273 kann die Strömungs richtung des Abgases zwischen einem Vorwärtszustand, Rückwärtszustand und Bypass- Zustand umschalten.

Die Fig. 27A, 27B und 27C zeigen die Beziehung zwischen Schaltstellungen des Abgasschaltventils und Strömungsrichtungen des Abgases. Genauer gesagt zeigt Fig. 27A das Abgasschaltventil 273 in der Vorwärtsstellung, Fig. 27B zeigt das Abgas schaltventil 273 in der Rückwärtsstellung, und Fig. 27C zeigt das Abgasschaltventil 273 in der Bypass-Stellung. Wie in Fig. 27A gezeigt ist, wenn das Abgasschaltventil 273 sich in der Vorwärtsstellung befindet, strömt das Abgas, das in das Gehäuse 223 geströmt ist, durch das Abgasschaltventil 273 zuerst durch die erste Passage 271, daraufhin durch das Partikelfilter 222, und schließlich durch die zweite Passage 272, und wird durch das Abgasschaltventil 273 zur Abgasrohrleitung zurückgeführt. Wie in Fig. 27B gezeigt ist, wenn sich das Abgasschaltventil 273 in der Rückwärtsstellung befindet, strömt das Abgas, das in das Gehäuse 223 geströmt ist, durch das Abgas schaltventil 273 zuerst durch die zweite Passage 272, daraufhin in der Richtung, die zu der in Fig. 27A gezeigten Richtung entgegengesetzt ist, durch das Partikelfilter 222, und schließlich durch die erste Passage 271, und wird durch das Abgasschaltventil 273 zur Abgasrohrleitung zurückgeführt. Wie in Fig. 27C gezeigt ist, wenn sich das Abgas schaltventil 273 in der Bypass-Stellung befindet, wird der Druck in der ersten Passage 271 gleich dem Druck in der zweiten Passage 272, so daß das Abgas, welches das Abgasschaltventil 273 erreicht hat, direkt durch das Abgasschaltventil 273 strömt, ohne in das Gehäuse 223 einzuströmen.

Fig. 28 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungs fähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in Fig. 28 gezeigt ist, sobald die Routine gestartet wird, wird zuallererst in Schritt 200 beurteilt, ob sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat. Falls das Ergebnis in Schritt 200 JA ist, geht die Operation weiter zu Schritt 600. Falls das Ergebnis in Schritt 200 NEIN ist, wird diese Routine beendet. In Schritt 600 wird beurteilt, ob der Betriebszustand für den Verbrennungsmotor ein Zustand ist, der eine Niedertemperaturverbrennung zuläßt, d. h. ob der Verbrennungsmotor sich in dem in Fig. 16 gezeigten ersten Betriebsbereich I' befindet. Falls das Ergebnis in Schritt 600 JA ist, geht die Operation weiter zu Schritt 500. Falls das Ergebnis in Schritt 600 NEIN ist, geht die Operation weiter zu Schritt 601. In Schritt 500 wird zu dem Zweck, das Abgas auf einer hohen Temperatur zu halten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett zu machen, um die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wieder herzustellen, die oben erwähnte Niedertemperaturverbrennung durchgeführt, d. h. die Verbrennung von einem Typ, bei dem die Menge von AGR-Gas, die dem Verbrennungsraum 5 zugeführt ist, größer als die Menge von AGR-Gas ist, die einem Spitzenbetrag von erzeugtem Ruß entspricht, und bei dem fast kein Ruß erzeugt wird (s. Fig. 13). Andererseits wird das Partikelfilter 222 umgangen. Das heißt, das Abgas schaltventil 273 nimmt seine in Fig. 26C gezeigte Bypass-Stellung ein, und das Abgas, welches das Abgasschaltventil 273 erreicht hat, strömt direkt hindurch, ohne in das Gehäuse 223 einzuströmen.

Diese Ausführungsform kann ebenfalls im wesentlichen den gleichen Effekt wie die oben genannte erste, zweite und fünfte Ausführungsform erzielen. Wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Schritt 600 geschlossen, daß der Verbrennungsmotor sich in einem Betriebszustand befindet, der keine Niedertemperaturverbrennung gestattet, bei der fast kein Ruß erzeugt wird, wird darüber hinaus verhindert, daß Abgas in das Partikelfilter 222 einströmt, und das Partikelfilter 222 wird in Schritt 601 umgangen. Als Ergebnis erreicht das Abgas eine niedrige Temperatur, oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wird mager, da keine nahezu rußerzeugungsfreie Verbrennung durchgeführt werden kann. Indem das Abgas, das eine niedrige Tempera tur aufweist oder mager ist, in das Partikelfilter 222 einströmt, wird es möglich, eine weitere Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff zu verhindern, ohne daß sie wiederhergestellt wird.

Im nachfolgenden wird eine Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftma schine gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Aufbau und Betrieb der siebten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der sechsten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 27 beschrieben wurde, mit Ausnahme der nachstehend genannten Punkte. Fig. 29 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff gemäß der siebten Ausführungsform zeigt. Wie in Fig. 29 gezeigt ist, wird beim Starten der Routine zuallererst in Schritt 900 beurteilt, ob die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederhergestellt werden kann. Wenn sich beispielsweise der Verbren nungsmotor in einem Betriebszustand befindet, der das Abgas auf einer hohen Tempe ratur halten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett einstellen kann, ist das Ergebnis in Schritt 900 JA, und die Operation geht weiter zu Schritt 901. Die Operation geht hinge gen weiter zu Schritt 601, falls das Ergebnis in Schritt 900 NEIN ist. In Schritt 901 wird der Betriebszustand für den Verbrennungsmotor geändert oder in seinem gegenwärtigen Zustand gehalten, um die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederherzustellen. Wenn sich beispielsweise der Verbrennungsmotor in dem in Fig. 16 gezeigten ersten Betriebsbereich I' befindet und eine Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird, wird die Niedertemperaturverbrennung fortgeführt, so daß das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten wird und daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt. Falls sich andererseits der Verbrennungsmotor in dem in Fig. 16 gezeigten zweiten Betriebsbereich II' befindet und keine Niedertemperaturver brennung durchgeführt wird, wird die normale Verbrennung auf Niedertemperaturver brennung umgeschaltet, so daß das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt wird. Das Partikelfilter 222 wird in Schritt 601 umgangen. D. h., das Abgasschaltventil 273 nimmt seine in Fig. 27C gezeigte Bypass-Stellung ein, und das Abgas, welches das Abgasschaltventil 273 erreicht hat, strömt hindurch, ohne in das Gehäuse 223 einzuströmen.

Diese Ausführungsform kann auch im wesentlichen den gleichen Effekt wie die oben genannte erste und zweite Ausführungsform erzielen. Wenn in Schritt 900 geschlossen wird, daß sich der Verbrennungsmotor in einem Betriebszustand befindet, der die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff nicht wiederherstellen kann, wird gemäß dieser Ausführungsform zusätzlich das Einströmen von Abgas in das Partikelfilter verhindert, und das Partikelfilter wird in Schritt 601 umgangen. Auch wenn die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauerstoff nicht wiederhergestellt werden kann, wird es somit möglich, eine weitere Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff zu verhindern, indem in einem Versuch, die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels 61 für die Abgabe von Aktivsauer stoff wiederherzustellen, gestattet wird, daß Abgas in das Partikelfilter 222 strömt.

Claims

1. Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine zum Entfernen von Feststoffpartikeln in dem von einem Verbrennungsraum abgegebenen Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Partikelfilter (22) in einer Abgasleitung (20) des Motors angeordnet ist und Feststoffpartikel in dem von einem Verbrennungsraum (5) abgegebenen Abgas entfernt;
das Partikelfilter (22) ein Sauerstoff okkludierendes/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel (61) aufweist, das Sauerstoff absorbiert und zurückhält, wenn eine Überschuß menge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und den zurückgehaltenen Sauer stoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt, wenn die Konzentration von Umgebungssau erstoff abnimmt; und
die Abgastemperatur angehoben und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt wird (S201), um eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sauer stoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff zu verhindern (S200).

2. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge der Feststoffpartikel, die durch Oxidation auf der Grundlage der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff entfernt werden, mit einer ansteigenden Temperatur des Partikelfilters (22) zunimmt; und
mindestens eines von der Temperatur des Partikelfilters (22) und der Menge von abgegeben Feststoffpartikeln so eingestellt wird, daß die Menge der Feststoffpartikel, die durch Oxidation entfernt werden, größer als die Menge von abgegebenen Feststoff partikeln wird.

3. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge der Feststoffpartikel, die durch Oxidation auf der Grundlage der Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff entfernt werden, mit einer ansteigenden Temperatur des Partikelfilters (22) zunimmt; und
mindestens eines von der Temperatur des Partikelfilters (22) und der Menge an abgegeben Feststoffpartikeln so eingestellt wird, daß verhindert wird, daß die Menge von abgegebenen Feststoffpartikeln eine Schwelle übersteigt, die um einen vorgegebe nen Wert über der Menge der Feststoffpartikel liegt, die durch Oxidation entfernt werden.

4. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Partikelfilters (22) angehoben und das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des Abgases fett eingestellt wird (S201), wenn sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat (S200).

5. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenwert der Kraftstoffverbrauchsmenge während eines mageren Betriebs einen vorgegebenen Wert übersteigt (S300), wenn sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat.

6. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge von abgegebenem Schwefel während eines mageren Betriebs einen vorgegebenen Wert übersteigt (S400), wenn sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsau erstoff verschlechtert hat.

7. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoff okkludierende/Aktivsauerstoff abgebende Mittel (61) ein Alkalimetall ist, dessen Ionisierungstendenz stärker als diejenige von Calcium ist.

8. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verbrennungsmotor verwendet wird, der fast keinen Ruß erzeugt, wenn die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas im Verbrennungsraum gleich oder niedriger als eine vorgegebene Temperatur wird; und
wenn sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat (S200), das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett eingestellt wird durch eine Verbrennung, bei der die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas zum Zeitpunkt der Verbrennung im Verbrennungsraum niedriger als die vorgegebene Temperatur ist (S201), so daß die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederhergestellt wird.

9. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verbrennungsmotor verwendet wird, bei dem der Betrag der Rußerzeugung zunimmt und seinen Spitzenwert erreicht, wenn die Menge von inaktivem Gas, das dem Verbrennungsraum zugeführt wird, erhöht wird, und bei dem die Temperatur von Kraftstoff und Umgebungsgas zum Zeitpunkt der Verbrennung im Verbrennungsraum niedriger als eine Temperatur für die Erzeugung von Ruß wird, und fast kein Ruß erzeugt wird, wenn die Menge von inaktivem Gas, das dem Verbrennungsraum zugeführt wird, weiter erhöht wird; und
das Abgas auf einer hohen Temperatur gehalten und das Luft/Kraftstoff-Verhält nis des Abgases fett eingestellt wird durch eine Verbrennung, bei der die Menge von inaktivem Gas, das dem Verbrennungsraum zugeführt wird, größer als eine Menge von inaktivem Gas ist, die einem Spitzenbetrag von erzeugtem Ruß entspricht, und fast kein Ruß erzeugt wird, so daß die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff wiederhergestellt wird.

10. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das inaktive Gas, das dem Verbrennungsraum zugeführt wird, das aus dem Verbrennungsraum abgegebene Abgas beinhaltet.

11. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einströmen von Abgas in das Partikelfilter (22) verhindert wird, wenn sich der Verbrennungsmotor in einem Betriebszustand befindet, der keine nahezu rußerzeu gungsfreie Verbrennung gestattet.

12. Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine zum Entfernen von Feststoffpartikeln in dem von einem Verbrennungsraum abgegebenen Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Partikelfilter (22) in einer Abgasleitung (20) der Kraftmaschine angeordnet ist und Feststoffpartikel in dem von einem Verbrennungsraum (5) abgegebenen Abgas entfernt;
das Partikelfilter (22) ein Sauerstoff okkludierendes/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel (61) aufweist, das Sauerstoff absorbiert und zurückhält, wenn eine Überschuß menge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und den zurückgehaltenen Sauer stoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt, wenn die Konzentration von Umgebungs sauerstoff abnimmt;
eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebszustands des Verbrennungs motors und zum Wiederherstellen einer Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludieren den/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff in einem bestimmten Betriebszustand des Motors vorgesehen ist; und
die Steuereinrichtung das Einströmen von Abgas in das Partikelfilter (22) verhindert, wenn sich der Verbrennungsmotor in dem anderen Betriebszustand als dem bestimmten Betriebszustand befindet, welcher die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktiv sauerstoff nicht wiederherstellen kann.

13. Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungskraftmaschine zum Entfernen von Feststoffpartikeln in dem von einem Verbrennungsraum abgegebenen Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Partikelfilter (22) in einer Abgasleitung (20) der Kraftmaschine angeordnet ist und Feststoffpartikel in dem von einem Verbrennungsraum (5) abgegebenen Abgas entfernt;
das Partikelfilter (22) ein Sauerstoff okkludierendes/Aktivsauerstoff abgebendes Mittel (61) aufweist, das Sauerstoff absorbiert und zurückhält, wenn eine Überschuß menge an Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, und den zurückgehaltenen Sauer stoff in Form von Aktivsauerstoff abgibt, wenn die Konzentration von Umgebungs sauerstoff abnimmt; und
die Temperatur des Partikelfilters (22) angehoben und das Luft/Kraftstoff-Ver hältnis des Abgases fett eingestellt wird, um eine Verschlechterung der Leistungsfähig keit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff zu verhindern,
die Temperatur des Partikelfilters (22) angehoben und das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des Abgases fett eingestellt wird (S201), wenn sich die Leistungsfähigkeit des Sauerstoff okkludierenden/Aktivsauerstoff abgebenden Mittels (61) für die Abgabe von Aktivsauerstoff verschlechtert hat (S200).