DE10329647B4 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasdurchgang, wobei der Verbrennungsmotor mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen SOX-Speicher (81), der in dem Abgasdurchgang zum zeitweiligen Speichern von SOX angeordnet ist, das im in diesen einströmenden Abgas enthalten ist;
einen Hilfskatalysator (76), der in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem SOX-Speicher (81) angeordnet ist, wobei der Hilfskatalysator (76) eine Oxidationsfähigkeit hat;
eine SOX-Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX aus diesem; und
eine Atmosphärensteuerungseinrichtung zum Steuern einer Atmosphäre des Hilfskatalysators (76),
wobei dann, wenn das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird, wobei die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) eine Sulfatausbildungsatmosphäre ist, bei der eine Menge eines Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das zu dem Hilfskatalysator (76) strömt, kleiner als eine zulässige Minimalmenge ist und eine Temperatur des Hilfskatalysators (76)...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases für einen Verbrennungsmotor.
  • Ein Abgasreinigungsgerät für einen Verbrennungsmotor, der mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, ist bekannt. Das Gerät hat einen SOX-Speicher, wie einen NOX-Katalysator, der an einem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors angeordnet ist, zum zeitweiligen Speichern von SOX in dem einströmenden Abgas, einen Bypassdurchgang, der die Abgasdurchgänge stromaufwärts und stromabwärts von dem NOX-Katalysator miteinander verbindet, während der NOX-Katalysator umgeleitet wird, ein Schaltventil, das zwischen einer Position, bei der im Wesentlichen das gesamte Abgas in den NOX-Katalysator eingeführt wird, und einer Bypassposition schaltbar ist, bei dem ein geringer Teil des Abgases in den NOX-Katalysator eingeführt wird, während es das verbleibende Abgas in den Bypassdurchgang führt, wenn das in dem NOX-Katalysator gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen werden sollte, wobei das Schaltventil an der Bypassposition gehalten wird, während das Luftkraftstoffverhältnis des in den NOX-Katalysator strömenden Abgases zu dem stöchiometrischen oder dem fetten Luftkraftstoffverhältnis gewechselt wird. Wenn das Schaltventil auf der Bypassposition gehalten wird, wird die Menge des in den NOX-Katalysator einströmenden Abgases verringert und kann daher die Menge des Reduktionsmittels, das dazu dient, das Luftkraftstoffverhältnis des in den NOX-Katalysator einströmenden Abgases zum stöchiometrischen oder fetten Luftkraftstoffverhältnis zu machen, verringert werden. Wenn das Luftkraftstoffverhältnis, das in den NOX-Katalysator einströmenden Abgases einmal das stöchiometrische oder das fette Luftkraftstoffverhältnis geworden ist, wird in dem NOX-Katalysator gespeichertes SOX in der Form von SO2, H2S aus dem NOX-Katalysator ausgestoßen und wird die Menge des in dem NOX-Katalysator gespeicherten SOX somit verringert.
  • Wenn jedoch das Schaltventil auf der Bypassposition gehalten wird, umläuft ein großer Teil des Abgases den NOX-Katalysator mit der Folge, dass eine große Menge von HC und CO in die Atmosphäre ausgestoßen werden kann.
  • Obwohl das Luftkraftstoffverhältnis des in den NOX-Katalysator einströmenden Abgases das stöchiometrische oder das fette Luftkraftstoffverhältnis ist, ist das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases, das durch den Abgasdurchgang stromabwärts von einem Auslass des Bypassdurchgangs strömt, mager. Daher wird angenommen, dass eine Anordnung eines Hilfskatalysators mit einer Oxidationsfähigkeit in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem Auslass des Bypassdurchgangs das vorstehend genannte Problem lösen sollte.
  • Wenn jedoch die Menge des Reduktionsmittels in dem in den Hilfskatalysator strömenden Abgas klein ist, wenn die Temperatur des Hilfskatalysators hoch ist, kann sich ein anderes Problem dahingehend ergeben, dass das SO2 und H2S, das von dem NOX-Katalysator ausgestoßen wird, in Sulfat SO3 an dem Hilfskatalysator oxidiert wird und das SO3 in die Atmosphäre ausgestoßen wird.
  • Aus der DE 199 60 430 A1 ist eine Abgasreinigungsanlage mit Stickoxid-Speicherkatalysator und Schwefeloxidfalle bekannt. Diese Anlage weist im Abgasstrang eine SOx-Falle auf und stromab dieser SOx-Falle einen NOx-Absorptionsspeicher. Weiterhin sind Mittel zur Steuerung der Strömungsrichtung des Abgasstromes vorgesehen, mit denen das Abgas wahlweise zuerst über die SOx-Falle und dann über den NOx-Absorptionsspeicher oder zuerst über den NOx-Absorptionsspeicher und dann über die SOx-Falle geleitet werden kann.
    •
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die in der Lage ist, die Menge des in die Außenluft gestoßenen Sulfats zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 18 gelöst.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasdurchgang vorgesehen, wobei der Verbrennungsmotor mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen SOX-Speicher, der in dem Abgasdurchgang zum zeitweiligen Speichern von in einem in diesen einströmenden Abgas enthaltenen SOX angeordnet ist; einen Hilfskatalysator, der in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem SOX-Speicher angeordnet ist, wobei der Hilfskatalysator eine Oxidationsfähigkeit hat; eine SOX-Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen von in den SOX-Speicher gespeichertem SOX; und eine Atmosphärensteuerungseinrichtung zum Steuern einer Atmosphäre eines Hilfskatalysators, wobei dann, wenn das in den SOX-Speicher gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird, wobei die Atmosphäre des Hilfskatalysators eine Sulfatausbildungsatmosphäre ist, bei der eine Menge eines Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das zu dem Hilfskatalysator strömt, kleiner als eine zulässige Minimalmenge ist, und wobei eine Temperatur des Hilfskatalysators höher als eine zulässige Maximaltemperatur ist, die Atmosphäre des Hilfskatalysators zu einer Atmosphäre geändert wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, und dann, wenn das SOX, das in dem SOX-Speicher gespeichert ist, von diesem ausgestoßen wird, wobei die Atmosphäre des Hilfskatalysators eine Atmosphäre ist, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, die Atmosphäre des Hilfskatalysators bei der Atmosphäre beibehalten wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasdurchgang vorgesehen, wobei der Verbrennungsmotor mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen SOX-Speicher, der in dem Abgasdurchgang zum zeitweiligen Speichern von in einem dort hinein strömenden Abgas enthaltenen SOX angeordnet ist; einen Hilfskatalysator, der in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem SOx-Speicher angeordnet ist, wobei der Hilfskatalysator eine Oxidationsfähigkeit hat; und eine SOX-Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen von in dem SOX-Speicher gespeicherten SOX von selbigem, wobei der Ausstoß des in dem SOX-Speicher gespeicherten SOX von selbigem verhindert oder unterdrückt wird, wenn der Hilfskatalysator sich innerhalb einer Sulfatausbildungsatmosphäre befindet oder zu dieser geführt wird, bei der eine Menge eines Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das zu dem Hilfskatalysator strömt, kleiner als eine zulässige Minimalmenge ist, und wobei eine Temperatur des Hilfskatalysators höher als eine zulässige Maximaltemperatur ist.
  • Es ist anzumerken, dass in dieser Beschreibung das Verhältnis einer Menge von Luft zu Mengen von Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid CO, die stromaufwärts von einer bestimmten Position von dem Abgasdurchgang in einen Abgasdurchgang, eine Brennkammer und einen Einlassdurchgang des Verbrennungsmotors geführt werden, als ein Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an der vorstehend genannten Position bezeichnet werden.
    •
  • Die vorliegende Erfindung wird detaillierter anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert.
  • 1 ist eine Gesamtansicht einer Brennkraftmaschine;
  • 2A und 2B zeigen einen Aufbau des katalytischen Wandlers;
  • 3A und 3B sind Ansichten zum Erklären der Abgasströmung mit dem Schaltventil an der Vorwärtsströmungsposition oder der Rückwärtsströmungsposition;
  • 4 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Trennwand eines Partikelfilters;
  • 5 ist ein Zeitablauf zum Erklären des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine Ansicht zum Erklären der Abgasströmung mit dem Schaltventil an der Bypassposition;
  • 7A und 7B zeigen den Sulfatumwandlungswirkungsgrad des Hilfskatalysators;
  • 8 ist eine Ansicht zum Erklären der Abgasströmung mit dem Schaltventil an der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition;
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm, das die SOX-Steuerungsroutine des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm, das die Partikelsteuerungsroutine zeigt;
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, das die Partikeloxidationssteuerungsroutine des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm, das die SOX-Speichermengenreduktionssteuerungsroutine des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 13 und 14 sind Zeitabläufe zum Erklären eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 15 ist ein Ablaufdiagramm, das die SOX-Steuerungsroutine des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16 ist ein Ablaufdiagramm, das die Partikeloxidationssteuerungsroutine des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 17 ist ein Ablaufdiagramm, das die SOX-Speichermengenreduktionssteuerungsroutine des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 18 ist ein Zeitablauf zum Erklären der SOX-Entfernungssteuerung;
  • 19 ist ein Ablaufdiagramm, das die SOX-Entfernungssteuerungsroutine zeigt;
  • 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel;
  • 21 ist eine Ansicht zum Erklären einer Position des Schaltventils gemäß dem in 20 gezeigten Ausführungsbeispiels;
  • 22 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel; und
  • 23A und 23B sind Ansichten zum Erklären des Schaltventils gemäß dem in 22 Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt einen Fall, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Brennkraftmaschine der Verdichtungszündungsbauart bzw. Selbstzünderbauart angewendet wird. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auf eine Brennkraftmaschine der Funkenzündungsbauart bzw. der Fremdzündungsbauart angewendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen Verbrennungsmotorkörper, bezeichnet 2 einen Zylinderblock, bezeichnet 3 einen Zylinderkopf, bezeichnet 4 einen Kolben, bezeichnet 5 eine Brennkammer, bezeichnet 6 eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bezeichnet 7 Einlassventile, bezeichnet 8 Einlassanschlüsse, bezeichnet 9 Auslassventile und bezeichnet 10 Auslassanschlüsse.
  • Die Einlassanschlüsse 8 sind mit einem Ausgleichsbehälter über entsprechende Abzweigungsrohre 11 verbunden und der Ausgleichstank 12 ist mit einem Verdichter 15 eines Abgasturboladers 14 über eine Einlassleitung 13 verbunden. Ein Drosselventil 17, das durch einen Schrittmotor 16 angetrieben wird, ist in der Einlassleitung 13 angeordnet. Des weiteren ist eine Kühleinheit 18 zum Kühlen der Einlassluft, die in der Einlassleitung 13 strömt, um die Einlassleitung 13 angeordnet. Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Verbrennungsmotorkühlwasser in die Kühleinheit 18 eingeführt und wird somit die Einlassluft durch das Verbrennungsmotorkühlwasser gekühlt.
  • Andererseits sind die Abgasanschlüsse 10 mit einer Abgasturbine des Abgasturboladers 14 über einen Auslasskrümmer 19 und ein Auslassrohr bzw. ein Abgasrohr 20 verbunden und ist ein Auslass der Abgasturbine 21 mit einem katalytischen Wandler 22 über ein Abgasrohr 20a verbunden.
  • Unter Bezugnahme auf die 2A und 2B gemeinsam mit 1 weist der katalytische Wandler 22 ein Schaltventil 61 auf, das durch einen Schrittmotor 60 angetrieben ist, und ist ein Auslass des Abgasrohrs 20a mit einem Einlassanschluss 62 des Schaltventils 61 verbunden. Ebenso ist ein Abgasausstoßrohr 64 des katalytischen Wandlers 22 mit einem Auslassanschluss 63 des Schaltventils 62 in einer entgegengesetzten Beziehung mit dem Einlassanschluss 62 verbunden. Das Schaltventil 61 hat des weiteren ein Paar von Einlass-/Auslassanschlüssen 65, 66 in einer entgegengesetzten Beziehung zueinander an beiden Seiten einer geraden Linie, die den Einlassanschluss 62 und den Auslassanschluss 63 verbindet. Die Einlass-/Auslassanschlüsse 65, 66 sind mit Enden eines ringförmigen Abgasrohrs 67 des katalytischen Wandlers 22 verbunden. Es ist anzumerken, dass der Auslass des Abgasausstoßrohrs 64 mit einem Abgasrohr 23 verbunden ist.
  • Das ringförmige Abgasrohr 67 dringt in das Abgasausstoßrohr 64 ein und eine Filterkammer 68 ist in dem Abgasausstoßrohr 64 innerhalb des ringförmigen Abgasrohrs 67 ausgebildet. Ein Partikelfilter zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenen Partikeln ist in der Filterkammer 68 aufgenommen. In den 2A und 2B bezeichnen die Bezugszeichen 69a und 69b eine Endfläche bzw. die andere Endfläche des Partikelfilters 69.
  • Wie 2A entnehmbar ist, die eine teilweise Längsschnittansicht des katalytischen Wandlers 22 mit einer Endfläche 69a des Partikelfilters 69 zeigt, und 2B entnehmbar ist, die eine teilweise Querschnittsansicht des katalytischen Wandlers 22 zeigt, hat der Partikelfilter 69 eine Wabenstruktur und weist eine Vielzahl von Abgasdurchgängen 70, 71 auf, die sich parallel zueinander erstrecken. Diese Abgasdurchgänge bestehen aus Abgasdurchgängen 70, deren einen Enden offen sind und deren andere Enden mit Abdichtungselementen 72 geschlossen sind, und Abgasdurchgängen 71, deren andere Enden offen sind und deren eine Enden mit Abdichtungselementen 73 verschlossen sind. Es ist anzumerken, dass schraffierte Teile in 2A die Abdichtungselemente 72 andeuten. Die Abgasdurchgänge 70, 71 sind abwechselnd durch dünne Trennwände 64 angeordnet, die aus einem porösen Werkstoff, wie z.B. Cordierit ausgebildet sind. Anders gesagt, sind die Abgasdurchgänge 70, 71 derart angeordnet, dass jeder Abgasdurchgang 70 von vier Abgasdurchgängen 71 umgeben ist und jeder Abgasdurchgang 71 von vier Abgasdurchgängen 70 umgeben ist.
  • Ein NOX-Katalysator 81, der auch die Eigenschaft eines SOX-Speichers aufweist, ist an dem Partikelfilter 69 geträgert, wie später beschrieben wird. Andererseits ist eine Katalysatorkammer 75 in dem Abgasausstoßrohr 64 zwischen dem Auslassanschluss 63 des Schaltventils 61 und einem Abschnitt ausgebildet, bei dem das ringförmige Abgasrohr 67 eindringt. Die Katalysatorkammer 75 nimmt einen Hilfskatalysator 76 mit einer Oxidationsfähigkeit auf, der an einem Substrat mit einer warmen Struktur getragen ist.
  • Zusätzlich ist eine Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 der elektrisch gesteuerten Bauart zum Zuführen eines Reduktionsmittels zu dem Partikelfilter 69 an dem ringförmigen Abgasrohr 67 zwischen dem Einlass-/Auslassanschluss 65 des Schaltventils 61 und dem Partikelfilter 69 montiert. Der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 wird ein Reduktionsmittel von einer elektrisch gesteuerten Reduktionsmittelpumpe 78 zugeführt. Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Kraftstoff der Brennkraftmaschine, insbesondere leichtes Öl, als ein Reduktionsmittel verwendet. Es ist anzumerken, dass gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung keine Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung an dem ringförmigen Abgasrohr 67 zwischen dem Einlass-/Auslassanschluss 66 und dem Partikelfilter 69 angeordnet ist.
  • Unter weitergehender Bezugnahme auf 1 sind der Abgaskrümmer 19 und der Ausgleichsbehälter 12 über einen Abgasrezirkulationsdurchgang 24 (im Folgenden als ein EGR-Durchgang bezeichnet) verbunden und ist ein elektrisch gesteuertes EGR-Steuerungsventil 25 in dem EGR-Durchgang 24 angeordnet. Ebenso ist eine Kühleinheit 26 zum Kühlen des EGR-Gases, das durch den EGR-Durchgang strömt, um den EGR-Durchgang 24 anzuordnen. Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Verbrennungsmotorkühlwasser in die Kühleinheit 26 eingeführt und wird somit das EGR-Gas durch das Verbrennungsmotorkühlwasser gekühlt.
  • Andererseits ist jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 mit einem Kraftstoffreservoir, insbesondere einer sogenannten Common-Rail bzw. gemeinsamen Leitung 27 über ein Kraftstoffzufuhrrohr 6a gekoppelt. Dieser gemeinsamen Leitung 27 wird Kraftstoff von einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffpumpe 28 zugeführt, deren Pumpbetrag bzw. Pumpmenge variabel ist. Kraftstoff, der der gemeinsamen Leitung 27 zugeführt wird, wird der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 durch ein jeweiliges Kraftstoffzufuhrrohr 6a zugeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor 29 zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Leitung 27 ist an der gemeinsamen Leitung 27 montiert. Auf der Grundlage der Ausgangssignale des Kraftstoffdrucksensors 29 wird die Pumpmenge der Kraftstoffmenge 28 gesteuert, so dass der Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Leitung 27 einem Zielkraftstoffdruck angeglichen wird.
  • Eine elektronische Steuerungseinheit 40 besteht aus einem digitalen Computer einschließlich einem ROM (Nur-Lesespeicher) 42, einem RAM (Random-Access-Speicher) 43, einer CPU (Mikroprozessor) 44, einem Eingabeanschluss 45 und einem Ausgabeanschluss 46, die miteinander über einen bidirektionalen Bus 41 verbunden sind. Das Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 29 wird dem Eingabeanschluss 45 durch einen entsprechenden A/D-Wandler 47 eingegeben. Ein Temperatursensor 48 zum Erfassen der Temperatur des Abgases, das von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen wird, ist an dem Abgasausstoßrohr 64 stromabwärts von dem Hilfskatalysator 76 montiert. Die Ausgangsspannung des Temperatursensor 48 wird dem Eingabeanschluss 45 durch einen entsprechenden A/D-Wandler 47 eingegeben. Die Temperatur dieses Abgases stellt eine Temperatur des Hilfskatalysators 76 dar. Ein Drucksensor 49 zum Erfassen des Drucks in dem Abgasrohr 20a, insbesondere des Verbrennungsmotorgegendrucks, ist an dem Abgasrohr 20a montiert. Die Ausgangsspannung des Drucksensors 49 wird dem Eingabeanschluss 45 über einen entsprechenden A/D-Wandler 47 eingegeben. Ebenso ist ein Beschleunigerpedal 50 mit einem Lastsensor 51 zum Erzeugen einer Ausgangsspannung verbunden, die proportional zu der Niederdrückung des Beschleunigerpedals 50 ist. Die Ausgangsspannung des Lastsensors 51 wird zu dem Eingabeanschluss 45 durch einen entsprechenden A/D-Wandler 47 eingegeben. Des weiteren ist der Eingabeanschluss 45 mit einem Kurbelwinkelsensor 52 zum Erzeugen eines Ausgangsimpulses jedes Mal dann, wenn sich die Kurbelwelle beispielsweise um 30° dreht, verbunden.
  • Andererseits ist der Ausgabeanschluss 46 mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6, dem Schrittmotor 16 zum Antreiben des Drosselventils 17, dem EGR-Steuerungsventil 25, der Kraftstoffpumpe 28, dem Schrittmotor 60 zum Antreiben des Schaltventils 61, der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 und der Reduktionsmittelpumpe 78 über entsprechende Antriebsschaltkreise 53 verbunden.
  • Das Schaltventil 61 ist normalerweise entweder an einer Position, die in 3B durch eine durchgezogene Linie angegeben ist oder an einer Position, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Wenn das Schaltventil 61 an der Position gelegen ist, die durch die durchgezogene Linie in 3B eingedeutscht ist, verbindet das Schaltventil 61 den Einlassanschluss 62 mit dem Einlass-/Auslassanschluss 65, während der Einlassanschluss 62 von dem Auslassanschluss 63 und dem Einlass-/Auslassanschluss 66 isoliert wird, und verbindet den Auslassanschluss 63 mit dem Einlass-/Auslassanschluss 66. Als Folge, wie durch den durchgezogenen Pfeil in 3B gezeigt ist, strömt das gesamte Abgas, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in das ringförmige Abgasrohr 67, wiederum durch den Einlassanschluss 62 und den Einlass-/Auslassanschluss 65 tritt durch den Partikelfilter 69 hindurch und wird in das Abgasausstoßrohr 64 wiederum durch den Einlass-/Auslassanschluss 66 und den Auslassanschluss 63 ausgestoßen.
  • Wenn dagegen das Schaltventil 61 an der Position gelegen ist, die durch die gestrichelte Linie in 3B angedeutet ist, verbindet das Schaltventil 61 den Einlassanschluss 62 mit dem Einlass-/Auslassanschluss 66, während es den Einlassanschluss 62 von dem Auslassanschluss 63 und dem Einlass-/Auslassanschluss 65 isoliert, und verbindet den Auslassanschluss 63 mit dem Einlass/Auslassanschluss 65. Als Folge, wie durch den Pfeil der gestrichelten Linie in 3B gezeigt ist, strömt das gesamte Abgas, das in dem Abgasrohr 20a strömt, in das ringförmige Abgasrohr 67 sequentiell durch den Einlassanschluss 65 und den Einlass-/Auslassanschluss 66, tritt durch den Partikelfilter 69 hindurch und wird in das Abgasausstoßrohr 64 sequentiell durch den Einlass-/Auslassanschluss 65 und den Auslassanschluss 63 ausgestoßen.
  • Auf diesem Weg wird die Strömung des Abgases in dem ringförmigen Abgasrohr 67 durch Schalten der Position des Schaltventils 61 umgekehrt. Anders gesagt kann die Abgasströmung zwischen einem Zustand, in dem das Abgas zum Eintreten in den NOX-Katalysator 81 durch eine Endfläche davon geführt wird und von dem NOX-Katalysator 81 durch die andere Endfläche davon austritt, und einem Zustand, in dem das Abgas zum Eintreten in den NOx-Katalysator 81 durch die andere Endfläche davon geführt wird und von dem NOx-Katalysator 81 durch die eine Endfläche davon austritt, umgeschaltet bzw. umgekehrt werden. Im Folgenden wird die Abgasströmung, die durch die durchgezogene Linie in 3B angedeutet ist, als eine Vorwärtsströmung bezeichnet und wird eine Abgasströmung, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, als eine Rückwärtsströmung bezeichnet. Ebenso wird in 3B die Position des Schaltventils 61, die durch die durchgezogene Linie angedeutet ist, als eine Vorwärtsströmungsposition bezeichnet und wird die Position des Schaltventils 61, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, als eine Rückwärtsströmungsposition bezeichnet.
  • Das Abgas, das in das Abgasausstoßrohr 64 durch den Ausströmungsanschluss 66 ausgestoßen wird, tritt durch den Katalysator 76 hindurch und schreitet entlang der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Abgasrohrs 67 weiter und wird in das Abgasrohr 23 ausgestoßen, wie in den 3A und 3B gezeigt wird.
  • Die Abgasströmung in dem Partikelfilter 69 wird im Folgenden erklärt.
  • In der Vorwärtsströmungsbetriebsart tritt das Abgas in den Partikelfilter 69 durch die eine Endfläche 69a ein und tritt von dem Partikelfilter 69 durch die andere Endfläche 69b aus. Bei dem Vorgang tritt das Abgas in die Abgasdurchgänge 70 an der einen Endfläche 69a und tritt dann in die angrenzenden Abgasdurchgänge 71 durch die umgebende Trennwand 74 aus. In der Rückwärtsströmungsbetriebsart tritt andererseits das Abgas in den Partikelfilter 69 durch die andere Endfläche 69b und tritt aus dem Partikelfilter 69 durch die eine Endfläche 69a aus. Bei dem Vorgang tritt das Abgas in die Abgasdurchgänge 71 an der anderen Endfläche 69b ein und tritt dann in die angrenzenden Abgasdurchgänge 70 durch die umgebende Trennwand 74 aus.
  • Wie in 4 gezeigt ist, wird der NOX-Katalysator 81 an der Trennwand 74 des Partikelfilters 69, beispielsweise an beiden Seitenflächen der Trennwand 74 und den inneren Flächen der Mikroporen der Trennwand 74 getragen. Der NOX-Katalysator 81 weist ein Substrat auf, das beispielsweise aus Aluminiumoxid besteht, an dem: zumindest ein ausgewähltes von einem Alkalimetall, wie zum Beispiel Kalium K, Natrium Na, Lithium Li oder Cäsium Cs, einer Erdalkaligruppe, wie zum Beispiel Barium Ba oder Calcium Ca und die Gruppe der seltenen Erden, wie zum Beispiel Lanthan La oder Yttrium Y; und ein Edelmetall, wie zum Beispiel Platin Pt, Palladium Pd, Rhodium Rh und Iridium Ir getragen sind.
  • Der NOX-Katalysator führt eine Speicher- und Reduktionsfunktion durch, bei der dann, wenn das Hauptluftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, der NOX-Katalysator das NOX daran speichert, und dann, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases verringert wird, während das Reduktionsmittel in dem einströmenden Abgas enthalten ist, der NOX-Katalysator das gespeicherte NOX zum Reduzieren einer Menge des daran gespeicherten NOX reduziert.
  • Der genaue Mechanismus der Speicher- und Reduktionsfunktion des NOX-Katalysators wurde noch nicht vollständig klargestellt. Jedoch kann der Mechanismus kurz unter Bezugnahme auf ein Beispiel wie folgt erklärt werden, bei dem Platin Pt und Barium Ba an dem Substrat geträgert sind.
  • Wenn insbesondere das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in dem NOX-Katalysators einströmt, beträchtlich im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis mager wird, erhöht sich die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas im hohen Maße und gelangt der Sauerstoff O2 in Kontakt mit der Fläche des Platins Pt in der Form von O2 – oder O2–. Andererseits wird NO in dem einströmenden Abgas an der Fläche des Platins Pt angehaftet und reagiert mit O2 – oder O2– an der Fläche des Platins Pt zu NO2 (NO + O2 → NO2 + O*, wobei O* aktivierten Sauerstoff andeutet). Dann wird ein Teil des so erzeugten NOX weitergehend an dem Platin Pt oxidiert, während es gleichzeitig in den NOX-Katalysator absorbiert und mit Bariumoxid BaO vereinigt wird, wobei es in den NOX-Katalysator in der Form von Nitrationen NO3 – verteilt wird beziehungsweise diffundiert. Auf diesem Weg wird NOX in dem NOX-Katalysator gespeichert.
  • Wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in dem NOX-Katalysator einströmt, fett oder dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis gleich wird, wird andererseits die Sauerstoffkonzentration des Abgases verringert und so eine Menge NO2 erzeugt. Somit schreitet die Reaktion in die umgekehrte Richtung voran (NO3 – → NO + 2O*) und werden die Nitrationen NO3- in dem NOX-Katalysator von dem NOX-Katalysator in der Form von NO abgelassen. Wenn das Abgas das Reduktionsmittel, wie zum Beispiel HC oder CO enthält, reagiert das so abgelassene NOX mit dem HC oder dem CO und wird reduziert. Wenn einmal das NOX von der Fläche des Platins Pt auf diesem Weg verschwindet, wird NOX sukzessive von dem NOX-Katalysator abgelassen und wird somit die Menge des in dem NOX-Katalysator gespeicherten NOX graduell verringert.
  • Es ist anzumerken, dass das NOX ohne Ausbilden von Nitrat gespeichert werden kann und ohne Ablassen von NOX reduziert werden kann. Ebenso kann unter Berücksichtigung des aktivierten Sauerstoffs O* der NOX-Katalysator als ein Aktivsauerstofferzeugungskatalysator betrachtet werden, der aktivierten Sauerstoff O* mit der Speicherung und dem Ablassen von NOX erzeugt.
  • Andererseits hat gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Hilfskatalysator 76 einen Edelmetallkatalysator mit einem Edelmetall, wie zum Beispiel Platin Pt, ohne dass er irgendein Alkalimetall, eine Gruppe der Erdalkali oder eine Gruppe der seltenen Erden aufweist. Alternativ kann der Hilfskatalysator 76 den NOX-Katalysator aufweisen, wie vorstehend beschrieben ist.
  • Der Partikelfilter 69 ist im wesentlichen an dem zentralen Teil des ringförmigen Abgasrohrs 67 angeordnet. Insbesondere verbleiben der Abstand von dem Einlasseinfluss 62 und dem Schaltventil 61 zu dem Partikelfilter 69 und derjenige von dem Partikelfilter 69 zu dem Auslassanschluss 63 im Wesentlichen unverändert ungeachtet davon, ob das Schaltventil 61 in der Vorwärtsströmungsposition oder Rückwärtsströmungsposition angeordnet ist. Das zeigt, dass die Bedingungen für den Partikelfilter 69, wie zum Beispiel seine Temperatur, unverändert verbleiben ungeachtet der Position des Schaltventils 61. Somit ist kein besonderer Steuerungsbetrieb gemäß der Position des Schaltventils 61 erforderlich.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird das Schaltventil 61 zwischen der Vorwärtsströmungsposition und der Rückwärtsströmungsposition immer dann gedreht beziehungsweise geschaltet, wenn der Verbrennungsmotor unter einer leichten Last betrieben wird. Das verringert die Menge der Partikel und des NOX, die den Partikelfilter 69 und den NOX-Katalysator 81 umgehen, wie aus der nachstehenden Beschreibung verständlich wird.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, tritt ungeachtet dessen, ob die Vorwärtsströmungsbetriebsart oder die Rückwärtsströmungsbetriebsart im Betrieb ist, das Abgas durch den Partikelfilter 69 hindurch. Ebenso setzt die Brennkraftmaschine, die in 1 gezeigt ist, die Verbrennung mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis fort. Daher wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Partikelfilter 69 einströmt, mager gehalten. Als Folge wird das in dem Abgas enthaltene NOX in dem NOX-Katalysator 81 an dem Partikelfilter 69 gespeichert.
  • Mit dem Verlauf der Zeit erhöht sich die Menge des in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherten NOX allmählich. Wenn gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beispielsweise die Menge des in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherten NOX eine zulässige Menge übersteigt, wird zeitweilig ein Reduktionsmittel zu dem NOX-Katalysator 81 von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zum Verringern des in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherten NOX und zum Verringern des in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherten NOX zugeführt. Für diesen Fall wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, zeitweilig fett gemacht.
  • Andererseits werden Partikel, die in dem Abgas enthalten sind und die hauptsächlich aus festem Kohlenstoff ausgebildet sind, an dem Partikelfilter 69 gesammelt. Kurz gesagt werden die Partikel in der Vorwärtsströmungsbetriebsart an den Seitenflächen und den Mikroporen der Trennwand 74 gesammelt, die zu dem Abgasdurchgang 70 weist, während die Partikel in der Rückwärtsströmungsbetriebsart an den Seitenflächen und den Mikroporen der Trennwand 74 gesammelt werden, die zu dem Abgasdurchgang 71 weist. Bei der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine wird die Verbrennung mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis fortgesetzt und hat der NOX-Katalysator 81 eine Oxidationsfähigkeit. Demgemäß werden Partikel an dem Partikelfilter 69 oxidiert und entfernt, solange die Temperatur des Partikelfilters 69 auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Partikel oxidiert werden können, wie zum Beispiel bei 250°C.
  • Bei diesem Fall wird gemäß dem NOX-Speicher- und – Reduktionsmechanismus des NOX-Katalysators 81, der vorstehend beschrieben ist, aktivierter Sauerstoff ungeachtet dessen erzeugt, ob NOX in den NOX-Katalysator 81 gespeichert ist oder davon abgelassen wird. Der aktivierte Sauerstoff hat eine höhere Aktivität als der Sauerstoff O2 und oxidiert daher Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, rasch. Wenn anders gesagt der NOX-Katalysator 81 an dem Partikelfilter 69 getragen ist, werden Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, ungeachtet dessen oxidiert, ob das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Partikelfilter 69 einströmt, mager oder fett ist. Auf diesem Wege werden Partikel durchgehend oxidiert.
  • Wenn jedoch die Temperatur des Partikelfilters 69 nicht auf einer Temperatur gehalten wird, bei der Partikel oxidiert werden, oder wenn eine Menge der Partikel, die in den Partikelfilter 69 pro Zeiteinheit einströmt, sich beträchtlich erhöht, erhöht sich der Betrag der Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert werden, allmählich, was den Druckverlust an dem Partikelfilter 69 erhöht.
  • Wenn gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beispielsweise die Menge der Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, eine zulässige Maximalmenge übersteigt, wird eine Partikeloxidationssteuerung durchgeführt, bei der die Temperatur des Partikelfilters 69 auf eine Temperatur erhöht wird, die nicht niedriger als eine erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP ist, wie zum Beispiel 600°C, und wird dann auf dieser Temperatur nicht niedriger als die erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP gehalten, während das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Partikelfilter 69 einströmt, mager gehalten wird. Wenn die Partikeloxidationssteuerung durchgeführt wird, werden Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, gezündet und abgebrannt, und werden somit von dem Partikelfilter 69 entfernt.
  • Es ist anzumerken, dass gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beurteilt wird, dass die Menge der Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, die zulässige Maximalmenge übersteigt, wenn der Verbrennungsmotorgegendruck, der durch den Drucksensor 49 erfasst wird, einen zulässigen Wert übersteigt, wobei das Schaltventil 61 in der Vorwärtsströmungsposition oder Rückwärtsströmungsposition gehalten ist.
  • Insbesondere wird gemäß dem Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt wird, das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 derart zugeführt, dass die Temperatur des Partikelfilters 69 auf eine Temperatur erhöht wird, die nicht niedriger als die erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP ist, und wird dann auf einer Temperatur nicht niedriger als die erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP gehalten, während das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Partikelfilter 69 einströmt, mager gehalten wird, obwohl das Schaltventil 61 in der Vorwärtsströmungsposition gehalten wird. Das Reduktionsmittel, das so zugeführt wird, wird an dem Partikelfilter 69 mit der Folge oxidiert, dass die Temperatur TN des Partikelfilters 69 auf eine Temperatur erhöht und gehalten wird, die nicht niedriger als die erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP ist.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend genannten enthält das Abgas Schwefelkomponenten in der Form von SOX, wobei das SOX ebenso in dem SOX-Katalysator 81 gemeinsam mit dem NOX gespeichert ist. Der Mechanismus, durch den SOX in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert wird, wird als der gleiche Mechanismus betrachtet, durch den NOX gespeichert wird. Eine kurze Erklärung wird für einen Fall angegeben, bei dem Platin Pt und Barium Ba an dem Substrat geträgert sind. Wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in dem NOX-Katalysator 81 einströmt mager ist, gelangt Sauerstoff O2 in Kontakt mit der Fläche des Platins Pt in der Form von O2 – oder O2–, wie vorstehend beschrieben ist. Das SO2 des einströmenden Abgases haftet an der Fläche des Platins Pt an und reagiert mit O2 – oder O2– an der Fläche des Platins Pt zu SO3.
  • Dann wird das so erzeugte SO3 weitergehend an dem Platin Pt oxidiert und in den NOX-Katalysator 81 absorbiert und mit Bariumoxid BaO vereinigt, während es in dem NOX-Katalysator 81 in der Form von Schwefelionen SO4 – diffundiert beziehungsweise verteilt wird. Die Schwefelionen SO4 – vereinigen sich dann mit Bariumionen Ba+, so dass sie das Sulfatsalz BaSO4 erzeugen.
  • Das Sulfatsalz BaSO4 ist schwer zu zersetzen und die Menge des Sulfatsalzes BaSO4 in dem NOX-Katalysator 81 wird nicht einfach dadurch reduziert, dass das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, fett gemacht wird. Mit dem Ablauf der Zeit erhöht sich daher die Menge des Sulfatsalzes BaSO4 in dem NOX-Katalysator 81, was eine Menge des NOX reduziert, die in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert werden kann.
  • Wenn jedoch das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, mit dem stöchiometrischen oder dem fetten Luftkraftstoffverhältnis angeglichen wird, während die Temperatur des NOX-Katalysators 81 auf einer Temperatur von nicht weniger als 550°C gehalten wird, wird das Sulfatsalz BaSO4 in dem NOX-Katalysator 81 zersetzt und von dem NOX-Katalysator 81 in der Form von SO3 abgelassen. Wenn das Abgas ein Reduktionsmittel, wie zum Beispiel HC oder CO enthält, reagiert das SO3 somit mit dem HC oder dem CO und wird zu SO2 reduziert. Auf diesem Weg wird die Menge des SOX, das in der Form von Sulfatsalz BaSO4 in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, allmählich verringert und wird SOX in der Form von SO3 nicht von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen.
  • Wenn gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beispielsweise die Menge des SOX, die in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, eine zulässige Menge übersteigt, wird eine SOX- Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt, bei der die Temperatur des NOX-Katalysators 81 auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger als eine erforderliche SOX-Mengenreduktionstemperatur TNS ist, wie zum Beispiel 550°C, während das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, auf dem stöchiometrischen oder dem fetten Luftkraftstoffverhältnis gehalten wird, um die Menge des SOX zu verringern, die in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist.
  • Insbesondere wird gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel das Schaltventil 61 zwischen der Vorwärtsströmungsposition und der Rückwärtsströmungsposition abwechselnd und wiederholt gedreht beziehungsweise geschaltet und wird das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zum Aufrechterhalten der Temperatur des NOX-Katalysators 81 auf einer Temperatur, die nicht niedriger als die erforderliche SOX-Mengenreduktionstemperatur TNS ist, zugeführt, während beispielsweise das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, geringfügig fett gehalten wird.
  • Wenn das Schaltventil 61 von der Vorwärtsströmungsposition zu der Rückwärtsströmungsposition beispielsweise gedreht wird, werden der Einlassanschluss 62 und der Auslassanschluss 63 zeitweilig direkt miteinander verbunden. Wenn daher das Schaltventil 61 von der Vorwärtsströmungsposition zu der Rückwärtsströmungsposition gedreht wird, verringert sich die Menge des Abgases, das in die Vorwärtsrichtung in den NOX-Katalysator 81 strömt, allmählich, während die Menge des Abgases, das den NOX-Katalysator 81 umläuft, sich allmählich erhöht. Nachdem die Menge des Abgases, das in dem NOX-Katalysator 81 auf Null verringert wurde, wird dann die Menge des Abgases, das in die Rückwärtsrichtung in dem NOX-Katalysator 81 strömt, allmählich erhöht, während die Menge des Abgases, das den NOX- Katalysator 81 umläuft, sich allmählich verringert. Auf diesem Weg würde das Drehen des Schaltventils 61 von der Vorwärtsströmungsposition zu der Rückwärtsströmungsposition oder in die entgegengesetzte Richtung zeitweilig die Menge des Abgases, das durch den NOX-Katalysator 81 in die Vorwärtsrichtung strömt, zeitweilig verringern. Durch Zuführen des Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 in diesem Zeitraum kann einen Menge des Reduktionsmittels, das erforderlich ist, um das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases fett zu machen, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, verringert werden. Das Reduktionsmittel, das so zugeführt wird, wird über den gesamten NOX-Katalysator 81 durch die Abgasströmung in die Vorwärtsrichtung verteilt beziehungsweise diffundiert. Es ist anzumerken, dass gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die kumulative Menge des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 zugeführt wird, und des Reduktionsmittels (Kraftstoff), das von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt wird, erhalten wird, und das dann, wenn die kumulative Menge einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, beurteilt wird, dass die Menge des SOX, die im NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, eine zulässige Menge übersteigt.
  • Wenn jedoch Partikel an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, wenn die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt wird, wird eine relativ große Menge des Reduktionsmittels zu den abgelagerten Partikeln zugeführt, während die Temperatur der abgelagerten Partikel hoch gemacht wird. Als Folge kann ein sogenanntes abnormales Verbrennen der abgelagerten Partikel auftreten, was eine Erosion des Partikelfilters 69 verursachen kann.
  • Wenn gemäß der SOX-Steuerung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Menge des SOX, die in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, die zulässige Menge übersteigt, wird die Partikeloxidationssteuerung zuerst durchgeführt und wird dann die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt. Anders gesagt werden Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, von diesem entfernt, bevor die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt wird.
  • Als nächstes wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 erklärt. In 5 stellt QR die Menge des Reduktionsmittels dar, die von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt wird, stellt AFA ein Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases dar, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, stellt AFN ein Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases dar, das in den NOX-Katalysator 81 oder den Partikelfilter 69 einströmt, stellt TA die Temperatur des Hilfskatalysators 76 dar, stellt TN die Temperatur des NOX-Katalysators 81 oder des Partikelfilters 69 dar und stellt Tin die Temperatur des Abgases dar, das in den NOX-Katalysator 81 oder in den Partikelfilter 69 einströmt.
  • Wenn die gespeicherte SOX-Menge QS in dem NOX-Katalysator 81 eine zulässige Menge QSU übersteigt, wie durch einen Pfeil X in 5 angedeutet ist, wird von allen zuerst die Partikeloxidationssteuerung durchgeführt. Insbesondere wird das Schaltventil 61 von der Rückwärtsströmungsposition beispielsweise zu der Vorwärtsströmungsposition gedreht und dort gehalten und wird das Reduktionsmittel intermittierend von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt, wie durch den Pfeil R angedeutet ist. In dem Vorgang ist die Menge QR des Reduktionsmittels, die von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt wird, einer Menge QRP gleich, die zum Aufrechterhalten der Temperatur TN des Partikelfilters 69 auf einer Temperatur erforderlich ist, die nicht niedriger als die erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP ist, die vorstehend beschrieben ist, wobei das Schaltventil 61 in der Vorwärtsströmungsposition steht. Als Folge erhöht sich die Temperatur TN des Partikelfilters 69 und wird auf einer Temperatur gehalten, die nicht niedriger als die erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP ist. Für diesen Fall ist die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 im Wesentlichen der Temperatur TN des Partikelfilters 69 gleich. Wenn das Reduktionsmittel zugeführt wird, werden ebenso das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFN des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, und das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFA des Abgases, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, geringfügig verringert.
  • Wenn als nächstes die Menge der Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert ist, im Wesentlichen Null wird, wie beispielsweise durch einen Pfeil Y in Figur angedeutet ist, wird die Partikeloxidationssteuerung beendet.
  • Für diesen Fall wird das Schaltventil 61 zu einer Bypassposition gedreht, wie in 6 gezeigt ist, und wird die Zufuhr des Reduktionsmittels von der Reduktionseinspritzvorrichtung 77 angehalten. Wenn das Schaltventil 61 an der Bypassposition gehalten wird, wie in 6 gezeigt ist, strömt das gesamte Abgas, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in das Abgasausstoßrohr 64 direkt von dem Einlassanschluss 62 durch den Auslassanschluss 63 aus. Insbesondere umläuft das Abgas den NOX-Katalysator 81 und den Partikelfilter 69 und strömt nicht durch den NOX-Katalysator 81 und den Partikelfilter 69. Wenn auf diesem Weg das Schaltventil 61 auf der Bypassposition gehalten wird, wird der Abgasdurchgang von dem Einlassanschluss 62 zu dem Auslassanschluss 63 des Schaltventils 61 als ein Bypassdurchgang, der den Partikelfilter 69 umläuft. Als Folge strömt eine große Menge des Abgases mit der relativ niedrigen Temperatur in den Hilfskatalysator 76 und fällt somit die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 plötzlich ab. Bei dem Vorgang strömt kein Abgas durch den NOX-Katalysator 81 und wird die Temperatur TN des NOX-Katalysators 81 hochgehalten.
  • Wenn als nächstes die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 unterhalb von TAL abfällt, wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung gestartet. Insbesondere wird das Reduktionsmittel intermittierend von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt, wie durch Pfeile R angedeutet ist, während das Schaltventil 61 abwechselnd und wiederholt zwischen der Vorwärtsströmungsposition und der Rückwärtsströmungsposition gedreht wird. Bei dem Vorgang wird die Menge QR des Reduktionsmittels, das von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt wird, dem QRS gleichgesetzt, das erforderlich ist, um die Temperatur TN des NOX-Katalysators 81 auf einer Temperatur zu halten, die nicht niedriger als die erforderliche SOX-Mengenreduktionstemperatur TNS ist, während das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, geringfügig fett gehalten. Für diesen Fall umläuft eine relativ große Menge des Abgases den NOX-Katalysator 81 und wird daher das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFA des Abgases, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, mager gehalten. Ebenso ist die Temperatur des Abgases, das den NOX-Katalysator 81 umläuft, niedrig und wird somit die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 niedrig gehalten, wenn die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt wird.
  • Wenn als nächstes die Menge des SOX, die in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, im Wesentlichen Null wird, wie beispielsweise durch einen Pfeil Z in 5 angedeutet ist, wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung beendet. Für diesen Fall wird das Schaltventil 61 beispielsweise auf die Vorwärtsströmungsposition gedreht und wird die Zufuhr des Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 angehalten.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben ist, wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung nicht unmittelbar nach der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung gestartet, aber sie wird gestartet, wenn die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 unterhalb von TAL abfällt. Das liegt an Folgendem.
  • Das SO2, das von dem NOX-Katalysator 81 durch die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung ausgestoßen wird, strömt in den Hilfskatalysator 76. Wenn andererseits die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung im Verlauf ist, wird das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFA des Abgases, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, mager gehalten, wie vorstehend beschrieben ist. Daher ist die Menge des Reduktionsmittels, wie zum Beispiel HC, CO in dem Abgas, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, relativ gering. Wenn das SO2 in den Hilfskatalysator 76 einströmt, wenn die Menge des Reduktionsmittels in dem Abgas, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, gering ist und die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 relativ hoch ist, wird das SO2 zu Sulfat SO3 in dem Hilfskatalysator 76 oxidiert und kann daher eine große Menge von Sulfat SO3 von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen werden.
  • Genauer gesagt wird eine Effizienz bzw. ein Wirkungsgrad EFF des Hilfskatalysators 76 hinsichtlich einer Umwandlung von SO2 zu Sulfat SO3 (=(Konzentration des Sulfats SO3 in dem Abgas, das von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen wird)/(die Konzentration des SO2 in dem Abgas, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt)) hoch, wenn die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 hoch wird, wie in 7A gezeigt ist, und übersteigt einen zulässigen Wert E1, wenn die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 eine zulässige obere Grenztemperatur TA1 übersteigt. Wie in 7B gezeigt ist, wird ebenso der Umwandlungswirkungsgrad EFF hoch, wenn die Menge QRED des Reduktionsmittels in dem Abgas, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, klein wird, und übersteigt den zulässigen Wert E1, wenn die Menge QRED des Reduktionsmittels kleiner als eine zulässige untere Grenzmenge Q1 wird. Wenn anders gesagt der Hilfskatalysator 76 sich in einer Atmosphäre befindet, in der die Menge QRED des Reduktionsmittels kleiner als die zulässige untere Grenzmenge Q1 ist und die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 höher als die zulässige obere Grenztemperatur TA1 ist, kann eine große Menge Sulfat von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen werden.
  • Eine derartige Atmosphäre wird als eine Sulfatausbildungsatmosphäre bezeichnet. Demgemäß kann eine große Menge Sulfat SO3 von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen werden, wenn SOX in den Hilfskatalysator 76 einströmt, der sich in der Sulfatausbildungsatmosphäre befindet.
  • Gerade nach der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung befindet sich der Hilfskatalysator 76 in der Sulfatausbildungsatmosphäre. Wenn daher die SOX-Speicherreduktionssteuerung gerade nach der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung gestartet wird, strömt das SOX, das von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird, in den Hilfskatalysator 76 und wird zu Sulfat SO3 umgewandelt.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nach der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung die Temperatur des Hilfskatalysators 76 abgesenkt, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 zu einer Atmosphäre zu ändern, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, und wird dann die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt. Insbesondere wird die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 auf eine Temperatur abgesenkt, die nicht höher als TAL entsprechend der zulässigen oberen Grenztemperatur TA1 ist, wie in 7A und 7B gezeigt ist, und wird dann die SOX- Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt. Für diesen Fall liegt die zulässige obere Grenztemperatur TAL ungefähr bei 350 bis 400°C.
  • Alternativ kann die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 auf eine Atmosphäre geändert werden, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, durch Erhöhen der Menge des Reduktionsmittels in dem Abgas, das in den Hilfskatalysator 76 strömt, auf eine Menge, die nicht kleiner als die zulässige Minimalmenge ist.
  • Wenn demgemäss im Allgemeinen das in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherte SOX von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird, wobei der Hilfskatalysator 76 sich in der Sulfatausbildungatmosphäre befindet, wird die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 zu einer Atmosphäre geändert, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zum Absenken der Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 das Schaltventil 61 zeitweilig an der Bypassposition gehalten, während die Zufuhr des Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 angehalten wird. Alternativ kann das Schaltventil 61 zeitweilig an der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition gehalten werden, wie beispielsweise in 8 gezeigt ist, während die Zufuhr des Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 angehalten wird, um die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 abzusenken. Wenn das Schaltventil 61 an der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition gehalten ist, wie durch Pfeile in 8 angedeutet ist, strömt ein Teil des Abgases, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in das ringförmige Abgasrohr 67 durch den Einlass-/Auslassanschluss 65 und strömt dann durch den NOX-Katalysator 81 in die Vorwärtsströmungsrichtung. Das verbleibende Abgas tritt direkt in das Abgasausstoßrohr 64 von dem Einlassanschluss 62 durch den Auslassanschluss 63 aus, insbesondere umläuft es den NOX-Katalysator 81 und strömt dann in den Hilfskatalysator 76. Weitergehend alternativ kann die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 einfach durch zeitweiligeres Anhalten der Zufuhr des Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 abgesenkt werden, während das Schaltventil 61 beispielsweise an der Vorwärtsströmungsposition gehalten wird.
  • Zusätzlich kann zum Durchführen der SOX-Speichermengenreduktionssteuerung das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 derart zugeführt werden, dass das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, geringfügig fett gehalten wird, während die Temperatur des NOX-Katalysators 81 auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger als die erforderliche SOX-Mengenreduktionstemperatur TNS ist, wobei das Schaltventil 61 auf der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition gehalten ist. Ebenso kann für diesen Fall die Menge des Reduktionsmittels, das erforderlich ist, um das Hauptluftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, fett zu machen, reduziert werden.
  • Des weiteren wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 erfasst und wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung gestartet, wenn die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die zulässige obere Grenztemperatur TAL wird. Alternativ kann eine Zeit, die erforderlich ist, dass die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die zulässige untere Grenztemperatur TAL wird, von da an, wenn das Schaltventil 61 beispielsweise an der Bypassposition gehalten wird, im voraus ermittelt werden und kann das Schaltventil 61 an der Bypassposition über die erforderliche Zeit nach der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung gehalten werden und kann dann die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung gestartet werden.
  • Wenn das in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherte SOX von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird, wobei der Hilfskatalysator 76 sich in der Atmosphäre befindet, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, wird der Hilfskatalysator 76 in der bestimmten Atmosphäre gehalten und wird daher verhindert, dass die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 eine Sulfatausbildungsatmosphäre wird.
  • 9 zeigt die SOX-Steuerungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Routine wird durch eine Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt. Unter Bezugnahme auf 9 wird in Schritt 200 ermittelt, ob die Menge QS des in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherten SOX die zulässige Menge QSU überstiegen hat. Falls QS ≤ QSU gilt, wird der Prozesszyklus beendet. Falls QS > QSU gilt, schreitet der Prozess zu Schritt 201 weiter, bei dem eine bestimmte Oxidationssteuerungsroutine, die nachstehend unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wird, ausgeführt wird. In dem nächsten Schritt 202 wird das Schaltventil 61 auf die Bypassposition gedreht.
  • In dem nächsten Schritt 203 wird beurteilt, ob die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 eine Temperatur wird, die nicht höher als die zulässige obere Grenztemperatur TAL ist. Solange TA > TAL gilt, wird das Schaltventil 6 auf der Bypassposition gehalten. Wenn TA ≤ TAL gilt, schreitet der Prozess zu Schritt 204 weiter, bei dem eine SOX-Speichermengenreduktionssteuerungsroutine ausgeführt wird, die nachstehend unter Bezugnahme auf 12 beschrieben wird.
  • 10 zeigt eine Partikelsteuerungsroutine, die durch eine Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt wird. Unter Bezugnahme auf 10 wird zunächst in Schritt 210 beurteilt, ob die Menge QPM der Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, eine zulässige Menge QPMU überstiegen hat oder nicht. Falls QPM ≤ QPMU gilt, wird der Prozesszyklus beendet. Falls QPM > QPMU gilt, schreitet der Prozess zu Schritt 211 weiter, bei dem die Partikeloxidationssteuerungsroutine ausgeführt wird, die nachstehend unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wird.
  • 11 zeigt die vorstehend beschriebene Partikeloxidationssteuerungsroutine. Unter Bezugnahme auf 11 wird zunächst auf Schritt 220 das Schaltventil 61 auf die Vorwärtsströmungsposition gedreht oder dort gehalten. In dem nächsten Schritt 221 wird die Menge QR des Reduktionsmittels, das zuzuführen ist, auf QRP gesetzt, wie vorstehend beschrieben ist. In dem nächsten Schritt 222 wird das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 um QR zugeführt. In dem nächsten Schritt 223 wird beurteilt, ob die Partikeloxidationssteuerung zu beenden ist. Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird beurteilt, dass die Partikeloxidationssteuerung beendet werden sollte, wenn die Menge der Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, im Wesentlichen Null wird. Der Prozess wird auf Schritt 222 zurückgestellt, um das Reduktionsmittel wiederholt zuzuführen, bis beurteilt wird, dass die Partikeloxidationssteuerung beendet werden sollte. Wenn beurteilt wird, dass die Partikeloxidationssteuerung beendet werden sollte, wird der Prozesszyklus beendet.
  • 12 zeigt die SOX-Speichermengenreduktionssteuerungsroutine. Unter Bezugnahme auf 12 wird zunächst in Schritt 230 die Menge QR des Reduktionsmittels, das zuzuführen ist, auf QRS gesetzt, wie vorstehend beschrieben ist. In dem nächsten Schritt 231 wird das Schaltventil 61 auf die Vorwärtsströmungsposition gedreht, während der das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 um QR zugeführt wird. In dem nächsten Schritt 232 wird das Schaltventil 61 auf die Rückwärtsströmungsposition gedreht, während der das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 um QR zugeführt wird. In dem nächsten Schritt 233 wird beurteilt, ob die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung zu beenden ist. Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird beurteilt, dass die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung beendet werden sollte, wenn die Menge des SOX, das in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, im Wesentlichen Null wird. Der Prozess wird zu den Schritten 231 und 232 zurückgestellt, um das Reduktionsmittel wiederholt zuzuführen, bis beurteilt wird, dass die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung beendet werden sollte. Wenn beurteilt wird, dass die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung beendet werden sollte, wird der Prozesszyklus beendet.
  • Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 13 und 14 erklärt. Wenn ebenso bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt werden sollte, ist die Partikeloxidationssteuerung der SOX-Speichermengenreduktionssteuerung voraus. Es ist anzumerken, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung TAL, wie vorstehend beschrieben ist, als eine erste zulässige obere Grenztemperatur bezeichnet wird.
  • Wenn die Menge QS des in dem NOX-Katalysator 81 gespeicherten SOX die zulässige Menge QSU übersteigt, wie durch einen Pfeil X in 13 angedeutet ist, wird die Partikeloxidationssteuerung von allem zuerst ausgeführt. Insbesondere wird auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Schaltventil 61 beispielsweise von der Rückwärtsströmungsposition zu der Vorwärtsströmungsposition gedreht und dort gehalten und wird das Reduktionsmittel intermittierend von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt, wie durch Pfeile R angedeutet ist. In dem Prozess wird die Menge QR des zugeführten Reduktionsmittels auf QRP gesetzt, wie vorstehend beschrieben ist.
  • Wenn darauf eine vorbestimmte Zeit tA von dem Start des Reduktionsmittelzufuhrbetriebs mit QR = QRP abgelaufen ist oder wenn die verbleibende Zeit vor der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung tB wird, wird das Schaltventil 61 zu der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition gedreht und wird die Menge QR des Reduktionsmittels, das zuzuführen ist, auf QRPR gesetzt. QRPR stellt eine Menge des Reduktionsmittels dar, die zum Aufrechterhalten der Temperatur TN des Partikelfilters 69 auf einer Temperatur erforderlich ist, die nicht niedriger ist als die erforderliche Partikeloxidationstemperatur TNP ist, wenn das Schaltventil 61 auf der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition gehalten ist. Es ist anzumerken, dass beurteilt werden kann, dass die verbleibende Zeit der Partikeloxidationssteuerung gleich tB wird, wenn der Verbrennungsmotorgegendruck, der durch den Drucksensor (1) erfasst wird, beispielsweise niedriger als ein voreingestellter Wert wird.
  • Wenn die Partikeloxidationssteuerung beendet wird, wie durch einen Pfeil Y in 13 angedeutet ist, wird dann unmittelbar die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung gestartet.
  • Wenn insbesondere das Schaltventil 61 auf die abgeschwächte Vorwärtsströmungsposition gedreht wird, wird die Menge des Hochtemperaturabgases, das durch den Partikelfilter 69 strömt und dann in den Hilfskatalysator 76 einströmt, verringert und wird die Menge des Niedertemperaturabgases, das den Partikelfilter 69 umläuft und dann in den Hilfskatalysator 76 einströmt, vergrößert. Als Folge wird die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 allmählich verringert und wird niedriger als die erste zulässige obere Grenztemperatur TAL, wenn die Partikeloxidationssteuerung beendet wird. Anders gesagt wird die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 auf eine Atmosphäre geändert, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, zu der Zeit der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung. Auch wenn demgemäß die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung unmittelbar nach der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung gestartet wird, wird keine große Menge von Sulfat SO3 von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 am Ende oder in dem letzten halben Zeitraum des Partikeloxidationssteuerungsprozesses abgesenkt, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 auf eine Atmosphäre zu ändern, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist. Von einem weiteren Blickwinkel wird die Menge des Abgases, das den Partikelfilter 69 umläuft, zeitweilig zum Ende des Partikeloxidationssteuerungsprozesses vergrößert.
  • Wenn das Schaltventil 61 an der Vorwärtsströmungsposition gehalten wird, ist die Raumgeschwindigkeit bzw. die Volumengeschwindigkeit des Abgases in dem Partikelfilter 69 relativ hoch und wird somit das Reduktionsmittel, das in den Partikelfilter 69 eingetreten ist, an dem Auslassende des Partikelfilters 69 eher als um das Einlassende davon oxidiert. Als Folge wird die Temperatur um das Einlassende des Partikelfilters 69 niedriger als diejenige des Auslassendes.
  • Anders gesagt kann eine Uneinheitlichkeit der Temperatur des Partikelfilters 69 auftreten.
  • Dagegen wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung des Schaltventil 61 auf die Bypassposition gedreht, wenn die Partikeloxidationssteuerung sich im Prozess befindet. Daher wird die Volumengeschwindigkeit des Abgases in dem Partikelfilter 69 abgesenkt und ist es wahrscheinlich, dass das Reduktionsmittel um das Einlassende des Partikelfilters 69 oxidiert wird. Als Folge erhöht sich die Temperatur um das Einlassende des Partikelfilters 69 und kann somit die Temperatur des gesamten Partikelfilters 69 einheitlich erhöht werden.
  • Wenn des Weiteren die Menge QR des Reduktionsmittels von QRP zu QRPR verringert wird, erhöhen sich das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFA des Abgases, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt und das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFN des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, wie in 13 gezeigt ist. Anders gesagt werden die Mengen des Reduktionsmittels, das in den Hilfskatalysator 76 und den NOX-Katalysator 81 einströmt, im Ausgangszeitraum oder im ersten halben Zeitraum der Partikeloxidationssteuerung erhöht. Das verringert die Menge des Sulfats SO3, das von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen wird, aufgrund der folgenden Sachverhalte.
  • Insbesondere haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung bestätigt, dass die SOX-Konzentration in dem Abgas, das von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird, zeitweilig höher als diejenige in dem Abgas wird, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, wenn die Temperatur TN des NOX-Katalysators 81 hoch wird, auch wenn das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFN des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, mager gehalten wird. Das zeigt, dass das SOX, das in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, ausgestoßen wird, wenn die Temperatur des NOX-Katalysator 81 hoch wird, und dass das SOX, das so ausgestoßen wird, ohne Ausbilden von Sulfatsalz BaSO4 gespeichert wird.
  • Es ist nicht klar, wie das SOX in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert wird, aber es wird wie folgt gesehen. Insbesondere wird das SO2, das in dem Abgas enthalten ist, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, zunächst an der Fläche des Platins Pt angehaftet, wie vorstehend beschrieben ist, und wird dann in der Form vom Sulfatsalz BaSO4 gespeichert. Die Menge des SOX, die in der Form vom Sulfatsalz BaSO4 gespeichert ist, erhöht sich, jedoch wird SO2, das an der Fläche des Platins Pt anhaftet, kaum zu Sulfatsalz BaSO4 umgewandelt und verbleibt an der Fläche des Platins Pt in der Form von SO2 angehaftet. Auf diesem Weg wird SOX ohne Ausbilden von Sulfatsalz BaSOX gespeichert.
  • Demgemäß wird ein Teil des SOX in der Form von Sulfatsalz BaSO4 in den NOX-Katalysator 81 gespeichert und wird das andere ohne Ausbilden von Sulfatsalz BaSO4 gespeichert. Allgemein gesagt wirkt der NOX-Katalysator 81 daher als ein SOX-Speichermittel zum Speichern von SOX in dem einströmenden Abgas entweder in der Form eines Sulfatsalzes oder ohne Ausbilden von jeglichem Sulfatsalz.
  • Wenn die Partikeloxidationssteuerung beginnt und sich somit die Temperatur PM des NOX-Katalysators 81 erhöht, wird SOX, das ohne Ausbilden des Sulfatsalzes BaSO4 gespeichert wird, von dem NOX-Katalysator 81 in einem kurzen Zeitraum abgelassen. Das SOX strömt dann in den Hilfskatalysator 76 mit einer relativ hohen Temperatur. Wenn eine große Menge des Reduktionsmittels in den Hilfskatalysator 76 zu diesem Zeitpunkt einströmt, wird SOX in der Form von SO2 ausgestoßen und wird ein Sulfat SO3 ausgestoßen.
  • Andererseits wird die Menge des SOX, die ohne Ausbilden des Sulfatsalzes BaSO4 gespeichert ist und aus dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird, mit dem Verlauf der Zeit von dem Beginn der Partikeloxidationssteuerung kleiner. Im Hinblick auf die Tatsache, dass eine rasche Oxidation der Partikel, die an dem Partikelfilter 69 abgelagert sind, vorzuziehen ist, ist das Luftkraftstoffverhältnis AFN des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 oder in den Partikelfilter 69 einströmt, vorzugsweise so mager wie möglich.
  • Daher wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Menge des Reduktionsmittels, das in den Hilfskatalysator 76 und den NOX-Katalysator 81 einströmt, wenn die abgelaufene Zeit von dem Start der Partikeloxidationssteuerung kürzer ist, mit Bezug auf diejenige Menge erhöht, wenn die abgelaufene Zeit länger ist.
  • Zu dem Zeitpunkt des Starts der Partikeloxidationssteuerung wird SOX ebenso an der Fläche des Platins beispielsweise des Hilfskatalysators 76 angehaftet. Das SOX wird von dem Hilfskatalysator 76 in der Form von SO2 ausgestoßen, wenn die Menge des Reduktionsmittels, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, erhöht wird.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Menge des Reduktionsmittels, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, in dem Ausgangszeitraum der Partikeloxidationssteuerung erhöht, wie vorstehend beschrieben ist, und daher wird das SOX, das an dem Hilfskatalysator 76 anhaftet, in der Form von SO2 ausgestoßen. Außerdem wird die Menge des Reduktionsmittels, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, ebenso zu diesem Zeitpunkt erhöht und wird verhindert, dass somit das SOX, das in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, ohne das Sulfatsalz BaSO4 zu bilden, in der Form von Sulfat SO3 von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird.
  • Von diesem Standpunkt wird die Zeit tA zum Aufrechterhalten der Reduktionsmittelmenge QR auf QRP auf eine Zeit gesetzt, die nicht kürzer als eine Zeit ist, die erforderlich ist, dass SOX, das ohne Ausbilden eines Sulfatsalzes in dem NOX-Katalysator 81 und dem Hilfskatalysator 76 gespeichert ist, davon ausgestoßen wird. Andererseits wird die Zeit tB, während der das Schaltventil 61 auf der Bypass-Position gehalten wird, auf eine Zeit gesetzt, die nicht kürzer als eine Zeit ist, die erforderlich ist, dass die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die erste zulässige obere Grenztemperatur TAL wird.
  • Es ist anzumerken, dass gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Schaltventil 61 auf die abgeschwächte Vorwärtsströmungsposition gesetzt ist und die Menge des Reduktionsmittels, das in den Hilfskatalysator 76 und den NOX-Katalysator 81 einströmt, verringert ist. Alternativ kann die Menge des Reduktionsmittels, das in den Hilfskatalysator 76 und den NOX-Katalysator 81 einströmt, allmählich mit dem Ablauf der Zeit der Partikeloxidationssteuerung verringert werden, während das Schaltventil 61 auf der Vorwärtsströmungsposition gehalten ist.
  • Bei der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung unmittelbar gestartet, wie vorstehend beschrieben ist. Insbesondere wird ebenso gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Reduktionsmittel intermittierend von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt, während das Schaltventil 61 abwechselnd und wiederholt zwischen der Vorwärtsströmungsposition und der Rückwärtsströmungsposition gedreht wird, wie in den 13 und 14 gezeigt ist. In dem Prozess wird das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFN des Abgases, das in den NOX-Katalysator 81 einströmt, geringfügig fett gehalten und wird die Temperatur TN des NOX-Katalysators 81 auf einer Temperatur gehalten, die nicht niedriger als die erforderliche SOX-Mengenreduktionstemperatur TNS ist. In diesem Fall strömt das Niedertemperaturabgas, das den NOX-Katalysator 81 umläuft, in den Hilfskatalysator 76 mit einer großen Menge und könnte daher betrachtet werden, dass die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht zu hoch wird.
  • Wenn jedoch beispielsweise die Menge des Reduktionsmittels, das in dem NOX-Katalysator 81 nicht oxidiert wird, sondern in dem Hilfskatalysator 76 oxidiert wird, größer wird, erhöht sich die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76, wie in 14 gezeigt ist, und kann eine zweite zulässige obere Grenztemperatur TAU übersteigen, die der zulässigen oberen Grenztemperatur TA1 entspricht, wie mit Bezug auf die 7A und 7B erklärt ist. Wenn das SOX von dem NOX-Katalysator 81 zu diesem Zeitpunkt ausgestoßen wird, wird eine große Menge von dem Sulfat SO3 von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen.
  • Wenn daher gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 die zweite zulässige obere Grenztemperatur TAU während der SOX-Speichermengenreduktionssteuerung übersteigt, wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung zeitweilig angehalten.
  • Insbesondere wird die Zufuhr des Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 angehalten. Zusätzlich wird das Schaltventil 61 auf die Bypass-Position zum Absenken der Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 gedreht. Auf diesem Weg wird die Temperatur des Hilfskatalysators 76 abgesenkt, während die Temperatur TN des NOX-Katalysators 81 auf der hohen Temperatur gehalten wird.
  • Wenn dann die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die erste zulässige obere Grenztemperatur TAL wird, wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung wieder aufgenommen. Wenn als nächstes die Menge des SOX, die in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, im Wesentlichen Null wird wie durch einen Pfeil Z in 14 angedeutet ist, wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung beendet.
  • Wenn gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 sich auf diesem Weg zu der Sulfatausbildungsatmosphäre während der SOX-Speichermengenreduktionssteuerung ändert, wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung angehalten. Dagegen befindet sich gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben ist, der Hilfskatalysator 76 in der Sulfatausbildungsatmosphäre, wenn die Partikeloxidationssteuerung beendet wird, und wird somit die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung nicht zu diesem Zeitpunkt gestartet.
  • Wenn allgemein gesagt daher die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 die Sulfatausbildungsatmosphäre ist oder zu dieser geführt wird, wird verhindert, dass das SOX, das in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird.
  • Wenn alternativ die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 die Sulfatausbildungsatmosphäre ist oder zu dieser geführt wird, kann die Menge des SOX, die von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßen wird, unterdrückt werden. Die Unterdrückung der Menge des SO2, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, wird die Menge des Sulfats SO3 verringern, die von dem Hilfskatalysator 76 ausgestoßen wird. Für diesen Fall kann das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFN des Abgases, das in dem NOX-Katalysator 81 einströmt, beispielsweise zum Unterdrücken der Menge des von dem NOX-Katalysator 81 ausgestoßenen SOX größer gemacht werden.
  • Wie aus den 13 und 14 entnehmbar ist, wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der ersten zulässigen oberen Grenztemperatur TAL beurteilt, ob die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 von der Sulfatausbildungsatmosphäre zu einer Atmosphäre geändert wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, und wird auf der Grundlage der zweiten zulässigen oberen Grenztemperatur TAU beurteilt, ob die Atmosphäre des Hilfskatalysators 76 von einer Atmosphäre, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, zu der Sulfatausbildungsatmosphäre geändert wird. Es ist anzumerken, dass die zweite zulässige obere Grenztemperatur TAU beispielsweise ungefähr 500°C beträgt.
  • 15 zeigt eine SOX-Steuerungsroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben ist. Diese Routine wird durch eine Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt. Unter Bezugnahme auf 15 wird zunächst in Schritt 240 beurteilt, ob die Menge QS des SOX, das in dem NOX-Katalysator 81 gespeichert ist, die zulässige Menge QSU übersteigt. Falls QS ≤ QSU gilt, wird der Prozesszyklus beendet. Falls QS > QSU gilt, schreitet der Prozess zu Schritt 241 weiter, bei dem die Partikeloxidationssteuerungsroutine, die nachstehend mit Bezug auf 16 beschrieben ist, ausgeführt wird. In dem nächsten Schritt 242 wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerungsroutine ausgeführt, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 17 beschrieben ist. Auf diesem Weg wird die SOX-Speichermengenreduktionssteuerungsroutine der Partikeloxidationssteuerungsroutine folgend gestartet.
  • 16 zeigt die Partikeloxidationssteuerungsroutine, die vorstehend beschrieben ist. Unter Bezugnahme auf 16 wird in Schritt 250 das Schaltventil 61 auf die Vorwärtsströmungsposition gedreht oder dort gehalten. In dem nächsten Schritt 251 wird die Reduktionsmittelzufuhrmenge QR auf QRP gesetzt, wie vorstehend beschrieben ist. In dem nächsten Schritt 252 wird das Reduktionsmittel mit der Menge QR von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt. In dem nächsten Schritt 253 wird beurteilt, ob die gesetzte Zeit tA von dem Start der Partikeloxidationssteuerung mit QR = QRP abgelaufen ist. Bis zu dem Ablauf der gesetzten Zeit tA wird der Prozess zu dem Schritt 252 zurückgeführt, um das Reduktionsmittel wiederholt zuzuführen. Bei dem Ablauf der Zeit tA schreitet der Prozess zu Schritt 254 weiter, bei dem das Schaltventil 61 auf die abgeschwächte Vorwärtsströmungsposition gedreht wird. In dem nächsten Schritt 255 wird die Reduktionsmittelzufuhrmenge QP auf QRPR gesetzt, wie vorstehend beschrieben ist. In dem nächsten Schritt 256 wird das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 mit der Menge QR zugeführt. In dem nächsten Schritt 257 wird beurteilt, ob die Partikeloxidationssteuerung zu beenden ist. Bis beurteilt ist, dass die Partikeloxidationssteuerung zu beenden ist, wird der Prozess zu Schritt 256 zurückgeführt, um das Reduktionsmittel wiederholt zuzuführen. Wenn beurteilt ist, dass die Partikeloxidationssteuerung zu beenden ist, wird der Prozesszyklus beendet.
  • 17 zeigt die SOX-Speichermengenreduktionssteuerungsroutine. Unter Bezugnahme auf 17 wird zunächst in Schritt 270 die Reduktionsmittelmenge QR auf QRS gesetzt, wie vorstehend beschrieben ist. In dem nächsten Schritt 271 wird das Schaltventil 61 auf die Vorwärtsströmungsposition gedreht, während der das Reduktionsmittel mit der Menge QR von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt wird. In dem nächsten Schritt 272 wird das Schaltventil 61 auf die Rückwärtsströmungsposition gedreht, während der das Reduktionsmittel mit der Menge QR von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 während der das Reduktionsmittel mit der Menge QR von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt wird. In dem nächsten Schritt 273 wird beurteilt, ob die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung zu beenden ist. Wenn beurteilt wird, dass die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung nicht zu beenden ist, schreitet der Prozess zu Schritt 274 weiter, bei dem beurteilt wird, ob die Temperatur TA des Katalysators 76 höher als die zweite obere Grenztemperatur TAU ist. Falls TA > TAU gilt, schreitet der Prozess zu dem nächsten Schritt 275 weiter, bei dem das Schaltventil 61 auf die Bypass-Position gedreht wird. In dem nächsten Schritt 276 wird beurteilt, ob die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die erste zulässige obere Grenztemperatur TAL ist. Bis eine Bedingung von TA < TAL gebildet ist, wird der Prozess des Schritts 276 wiederholt. Wenn die Bedingung TA ≤ TAL gebildet ist, wird der Prozess zu Schritt 271 zurückgeführt. Insbesondere bis beurteilt wird, dass die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung zu beenden ist, wird der Prozess zu den Schritten 271 und 272 zurückgeführt, um das Reduktionsmittel wiederholt zuzuführen.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird das SOX ohne Ausbilden des Sulfatsalzes ebenso indem Hilfskatalysator 76 gespeichert und wird so gespeichertes SOX von dem Hilfskatalysator 76 in der Form von Sulfat SO3 ausgestoßen, wenn die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 höher wird, wobei die Menge des Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, gering ist.
  • Wenn andererseits die Menge des Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, größer wird, wird das SOX, das in dem Hilfskatalysator 76 gespeichert ist, ohne Ausbilden von Sulfatsalz von dem Hilfskatalysator 76 in der Form von SO2 ausgestoßen.
  • Wenn daher gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Temperatur TA des Hilfskatalysator 76 die zweite zulässige obere Grenztemperatur TAU während der normalen Betriebsart übersteigt, bei der weder die Partikeloxidationssteuerung noch die SOX-Speichermengenreduktionssteuerung durchgeführt wird, wird das Reduktionsmittel zeitweilig von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt, um zeitweilig die Menge des Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, zu erhöhen. Als Folge wird das SOX, das in dem Hilfskatalysator 76 gespeichert ist, von dem Hilfskatalysator 76 in der Form von SO2 entfernt.
  • Für diesen Fall kann das Reduktionsmittel zugeführt werden, während das Schaltventil 61 entweder in der Vorwärtsströmungsposition oder in der Rückwärtsströmungsposition gehalten wird. Wenn jedoch das Schaltventil 61 in der Vorwärtsströmungsposition gehalten wird, strömt das zugeführte Reduktionsmittel in den NOX-Katalysator 81 und wird in dem NOX-Katalysator 81 oxidiert, was die Temperatur TN des NOX-Katalysators 81 erhöht. Folglich kann die Temperatur TN des NOX-Katalysators 81 eine zulässige obere Grenztemperatur hinsichtlich der Wärmeverschlechterung des NOX-Katalysators 81 übersteigen.
  • Wenn daher gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 die zweite zulässige obere Grenztemperatur TAU übersteigt, wie vorstehend beschrieben ist, wird eine SOX-Entfernungssteuerung, bei der das Reduktionsmittel zeitweilig von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt wird, während das Schaltventil 61 auf die Rückwärtsströmungsposition gedreht wird oder dort gehalten wird, durchgeführt. Wenn insbesondere TA höher als TAU wird, wie in 18 gezeigt ist, wird das Schaltventil 61 von der Vorwärtsströmungsposition zu der Rückwärtsströmungsposition beispielsweise gedreht und wird das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt, wie durch einen Pfeil R angedeutet ist. Unter dieser Bedingung wird in einem in 18 gezeigten Beispiel das Hauptluftkraftstoffverhältnis AFA des Abgases, das in den Hilfskatalysator 76 einströmt, geringfügig mager gemacht. Stattdessen kann das Haupt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFA dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis angeglichen werden oder geringfügig fett gemacht werden.
  • Jedoch wird gerade nach der Beendigung der SOX-Entfernungssteuerung, der Partikeloxidationssteuerung oder der SOX-Speichermengenreduktionssteuerung die Menge des SOX, die in dem Hilfskatalysator 76 gespeichert ist, gering. Daher wird die SOX-Entfernungssteuerung nicht durchgeführt, bis eine vorbestimmte Zeit tC von der Beendigung der SOX-Entfernungssteuerung, der Partikeloxidationssteuerung oder der SOX-Speichermengenreduktionssteuerung abgelaufen ist.
  • 19 zeigt eine Routine zum Ausführen der SOX-Entfernungssteuerung, die vorstehend beschrieben ist. Diese Routine wird durch eine Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt. Unter Bezugnahme auf 19 wird zunächst in Schritt 280 beurteilt, ob die vorbestimmte Zeit tC von der Beendigung der SOX-Entfernungssteuerung, der Partikeloxidationssteuerung oder der SOX-Speichermengenreduktionssteuerung abgelaufen ist. Wenn die Zeit tC noch nicht abgelaufen ist, schreitet der Prozess zu dem nächsten Schritt 281 weiter, bei dem die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 zu diesem Zeitpunkt auf TAOLD gesetzt ist, und wird dann der Prozesszyklus beendet. Wenn die Zeit tC abgelaufen ist, schreitet der Prozess zu dem Schritt 282 weiter, bei dem beurteilt wird, ob die Temperatur TAOLD des Hilfskatalysators 76 in dem vorhergehenden Prozesszyklus nicht höher als die zweite zulässige obere Grenztemperatur TAU ist und die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 in dem gegenwärtigen Prozesszyklus höher als die zweite zulässige obere Grenztemperatur TAU ist, insbesondere ob TA den Wert TAU zwischen dem vorhergehenden Prozesszyklus und dem gegenwärtigen Prozesszyklus übersteigt. Wenn TA den Wert TAU zwischen dem vorhergehenden Prozesszyklus und dem gegenwärtigen Prozesszyklus nicht überstiegen hat, wird der Prozesszyklus beendet. Wenn TA den Wert TAU zwischen dem vorhergehenden Prozesszyklus und dem gegenwärtigen Prozesszyklus überstiegen hat, schreitet der Prozess zu Schritt 283 weiter, bei dem das Schaltventil 61 auf die Rückwärtsströmungsposition gedreht wird. In dem nächsten Schritt 284 wird das Reduktionsmittel von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zugeführt.
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschrieben sind, sind ebenso auf Brennkraftmaschinen anwendbar, wie beispielsweise in den 20 und 22 gezeigt ist.
  • Bei der in 20 gezeigten Brennkraftmaschine ist der Auslass eines Abgasrohrs 20a mit einer Einfassung 168 verbunden, die wiederum mit einer Einfassung 175 durch ein Abgasrohr 20c verbunden ist. Die Einfassung 175 ist mit einem Abgasrohr 23 verbunden. Diese Einfassungen 168, 175 nehmen den Partikelfilter 69 auf, der den NOX-Katalysator 81 trägt, beziehungsweise den Hilfskatalysator 76 auf.
  • Ein Bypass-Rohr 185 zweigt von dem Abgasrohr 20a ab. Ein Auslassende des Bypass-Rohrs 185 ist zu dem Abgasrohr 20c offen. Ebenso ist ein Schaltventil 161, das durch eine elektronische Steuerungseinheit gesteuert wird, die nicht gezeigt ist, an einem Abschnitt des Abgasrohrs 20a angeordnet, zu dem ein Einlassende des Bypass-Rohrs 185 offen ist. Des weiteren ist die Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 an dem Abgasrohr 20a zwischen dem Einlassende des Bypass-Rohrs 185 und dem Partikelfilter 69 angeordnet.
  • Das Schaltventil 161 ist normalerweise in einer normalen Position gehalten, die durch eine durchgezogene Linie in 21 angedeutet ist. Wenn das Schaltventil 161 in der normalen Position gehalten wird, wird das Bypass-Rohr 185 abgesperrt und wird somit das im Wesentlichen gesamte Abgas, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in den Partikelfilter 69 eingeführt. Die normale Position des Schaltventils 161 entspricht daher der Vorwärts- oder Rückwärtsströmungsposition des Schaltventils 61 in der Brennkraftmaschine, die in 1 gezeigt ist.
  • Eine Erklärung wird hinsichtlich des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung angegeben. Das Schaltventil 161 ist an der normalen Position gehalten und das Reduktionsmittel wird von der Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77 zum Durchführen der Partikeloxidationssteuerung zugeführt. Bei der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung wird das Schaltventil 161 auf die Bypass-Position gedreht und auf dieser gehalten, die durch die gestrichelte Linie in 21 angedeutet ist, während die Zufuhr des Reduktionsmittels angehalten wird. Wenn das Schaltventil 161 auf der Bypass-Position gehalten wird, wird das Bypass-Rohr 185 geöffnet und umläuft im Wesentlichen das gesamte Abgas, das durch das Abgasrohr 20a strömt, den Partikelfilter 69. Somit entspricht die Bypass-Position des Schaltventils 161 der Bypass-Position des Schaltventils 61 bei der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine. Wenn die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die zulässige obere Grenztemperatur TAL wird, wird das Reduktionsmittel zugeführt, während das Schaltventil 161 auf eine abgeschwächte Strömungsposition gedreht und dort gehalten wird, die durch die Strich-Punkt-Linie in 21 angedeutet ist. Wenn das Schaltventil 161 auf der abgeschwächten Strömungsposition gehalten wird, wird ein sehr kleiner Teil des Abgases, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in den Partikelfilter 69 eingeführt und wird das verbleibende Abgas in das Bypassrohr 185 eingeführt. Somit entspricht die abgeschwächte Strömungsposition des Schaltventils 161 der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition des Schaltventils 61 bei der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine.
  • Andererseits besteht bei der in 22 gezeigten Brennkraftmaschine das Abgasrohr 20a aus einem Y-förmigen Rohr mit einem Paar Abzweigrohren 91', 91''. Auslässe des Abzweigungsrohrs sind mit jeweiligen Einfassungen 68', 68'' verbunden. Die Einfassungen 68', 68'' sind mit jeweiligen Abzweigungsrohren 92', 92'' des Abgasrohrs 20c verbunden und sind mit der Einfassung 175 durch das Abgasrohr 20c verbunden. Die Einfassung 175 ist mit dem Abgasrohr 23 verbunden. Die Einfassungen 68', 68'' nehmen die ersten beziehungsweise zweiten Partikelfilter 69', 69'' auf, und die Einfassung 175 nimmt den Hilfskatalysator 76 auf. Es ist anzumerken, dass die ersten und zweiten NOX-Katalysatoren 81', 81'' an den ersten beziehungsweise zweiten Partikelfiltern 69', 69'' getragen sind.
  • Erste und zweite Schaltventile 61', 61'', die durch ein gemeinsames Betätigungsglied 160 angetrieben sind, sind in den jeweiligen Abzweigungsrohren des Abgasrohrs 20c angeordnet. Ebenso sind die ersten und zweiten Reduktionsmittelzufuhrrohre 77', 77'' in den jeweiligen Abzweigungsrohren des Abgasrohrs 20a angeordnet. Es ist anzumerken, dass das Betätigungsglied 160 und die Reduktionsmitteleinspritzvorrichtungen 77', 77'' durch eine nicht gezeigte elektronische Steuerungseinheit gesteuert werden.
  • Die Schaltventile 61', 61'' sind normalerweise auf einer ersten normalen Position, die durch eine durchgezogene Linie in 23A angedeutet ist, oder auf einer zweiten normalen Position gehalten, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Wenn die Schaltventile 61', 61'' in der ersten normalen Position gehalten sind, ist das erste Schaltventil 61' auf einer vollständig geöffneten Position gehalten und ist das zweite Schaltventil 61'' auf einer vollständig geschlossenen Position gehalten. Daher wird im Wesentlichen das gesamte Abgas, das durch das Abgasrohr 20a strömt in den Partikelfilter 69' eingeführt, wie durch einen durchgezogenen Pfeil in 23A angedeutet ist. Wenn die Schaltventile 61', 61'' auf der zweiten normalen Position gehalten sind, ist dagegen das erste Schaltventil 61' auf der vollständig geschlossenen Position gehalten und ist das zweite Schaltventil 61'' auf der vollständig geöffneten Position gehalten. Wie durch den gestrichelten Pfeil in 23A angedeutet ist, wird somit im Wesentlichen das gesamte Abgas, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in den zweiten Partikelfilter 69'' eingeführt. Auf diesem Weg entsprechen die ersten und zweiten normalen Positionen der Schaltventile 61', 61'' der normalen Position oder der Bypassposition des Schaltventils 161 der in 20 gezeigten Brennkraftmaschine.
  • Eine Erklärung wird beispielsweise hinsichtlich des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung angegeben. Die Partikeloxidationssteuerung des ersten Partikelfilters 69' wird durch Zuführen des Reduktionsmittels von der ersten Reduktionsmitteleinspritzungsvorrichtung 77' durchgeführt, während die Schaltventile 61', 61'' auf der ersten normalen Position gehalten werden. Bei der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung wird die Zufuhr des Oxidationsmittels angehalten und werden die Schaltventile 61', 61'' auf die zweite normale Position gedreht und dort gehalten. Als Folge strömt das Abgas mit einer relativ niedrigen Temperatur in den Hilfskatalysator 76, was die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 absenkt. Wenn dann die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die zulässige obere Grenztemperatur TAL wird, wird das Reduktionsmittel zugeführt während die Schaltventile 61', 61'' auf eine erste abgeschwächte Strömungsposition gedreht und dort gehalten werden, die durch eine durchgezogene Linie in 23B angedeutet ist. Wenn die Schaltventile 61', 61'' auf der ersten abgeschwächten Strömungsposition gehalten werden, wird ein kleiner Teil des Abgases, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in den ersten Partikelfilter 69' eingeführt, während das verbleibende Abgas in den zweiten Partikelfilter 69'' eingeführt wird.
  • Alternativ kann die Partikeloxidationssteuerung des zweiten Partikelfilters 69'' durch Zuführen des Reduktionsmittels von der zweiten Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77'' durchgeführt werden, während die Schaltventile 61', 61'' auf der zweiten normalen Position gehalten werden. Bei der Beendigung der Partikeloxidationssteuerung wird die Zufuhr des Reduktionsmittels angehalten und werden die Schaltventile 61', 61'' auf die erste normale Position gedreht und dort gehalten. Wenn dann die Temperatur TA des Hilfskatalysators 76 nicht höher als die zulässige obere Grenztemperatur TAL wird, wird das Reduktionsmittel zugeführt, während die Schaltventile 61', 61'' auf eine zweite abgeschwächte Strömungsposition gedreht und dort gehalten werden, die durch eine gestrichelte Linie in 23B angedeutet ist. Wenn die Schaltventile 61', 61'' auf der zweiten abgeschwächten Strömungsposition gehalten werden, wird ein kleiner Teil des Abgases, das durch das Abgasrohr 20a strömt, in den zweiten Partikelfilter 69'' eingeführt, während das verbleibende Abgas in den ersten Partikelfilter 69' eingeführt wird. Auf diesem Weg entsprechen die ersten und zweiten abgeschwächten Strömungspositionen der Schaltventile 61', 61'' der abgeschwächten Vorwärtsströmungsposition der Schaltventile 61 bei der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine.
  • Allgemein gesagt ist daher ein NOX-Katalysator in einem Abgasdurchgang angeordnet, ist ein Hilfskatalysator in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem NOX-Katalysator angeordnet, ist ein Bypassdurchgang ausgebildet, der von dem Abgasdurchgang stromaufwärts von dem NOX-Katalysator abzweigt und den Abgasdurchgang zwischen dem NOX-Katalysator und dem Hilfskatalysator erreicht, ist ein Schaltventil zum Steuern einer Menge des Abgases vorgesehen, das durch den Bypassdurchgang strömt, um eine Menge des Abgases zu steuern, das durch den NOX-Katalysator strömt, und ist eine Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung zum Zuführen des Reduktionsmittels in dem Abgasdurchgang zwischen dem Abzweigungsabschnitt des Bypassdurchgangs und dem NOX-Katalysator angeordnet.
  • Im Licht des vorstehend genannten wird bei der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine eine Strömungsrichtung des Abgases durch den NOX-Katalysator zwischen einer Richtung, bei der das Abgas in den NOX-Katalysator über eine seiner Endflächen eintritt und von dem NOX-Katalysator über die andere seiner Endflächen austritt, und einer entgegengesetzten Richtung geschaltet, bei der das Abgas in den NOX-Katalysator über die andere seiner Endflächen eintritt und von dem NOX-Katalysator über die eine seiner Endflächen austritt.
  • Ebenso kann bei der in 22 gezeigten Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung von beispielsweise dem Abgasdurchgangsabschnitt von dem Abzweigungsrohr 91' des Abgasrohrs 20a zu dem Abzweigungsrohr 92' des Abzweigungsrohrs 20c der Abgasdurchgangsabschnitt von dem Abzweigungsrohr 91'' des Abgasrohrs 20a zu dem Abzweigungsrohr 92'' des Abgasrohrs 20c als der Bypassdurchgang betrachtet werden. In diesem Fall bilden die zweite Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 77'', der zweite Partikelfilter 69'' und der NOX-Katalysator 81'' eine zusätzliche Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung, einen zusätzlichen Partikelfilter und beziehungsweise einen zusätzlichen NOX-Katalysator, die in dem Bypassdurchgang angeordnet sind.

Claims (32)

  1. Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasdurchgang, wobei der Verbrennungsmotor mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen SOX-Speicher (81), der in dem Abgasdurchgang zum zeitweiligen Speichern von SOX angeordnet ist, das im in diesen einströmenden Abgas enthalten ist; einen Hilfskatalysator (76), der in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem SOX-Speicher (81) angeordnet ist, wobei der Hilfskatalysator (76) eine Oxidationsfähigkeit hat; eine SOX-Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX aus diesem; und eine Atmosphärensteuerungseinrichtung zum Steuern einer Atmosphäre des Hilfskatalysators (76), wobei dann, wenn das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird, wobei die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) eine Sulfatausbildungsatmosphäre ist, bei der eine Menge eines Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das zu dem Hilfskatalysator (76) strömt, kleiner als eine zulässige Minimalmenge ist und eine Temperatur des Hilfskatalysators (76) höher als eine zulässige Maximaltemperatur ist, die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) zu einer Atmosphäre geändert wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, und wenn das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird, wobei die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) eine Atmosphäre ist, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf einer Atmosphäre gehalten wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Steuern der Temperatur des Hilfskatalysators (76), wobei die Temperatur des Hilfskatalysators (76) auf eine Temperatur abgesenkt wird oder auf dieser gehalten wird, die nicht höher als die zulässige Maximaltemperatur ist, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf eine Atmosphäre zu ändern oder bei dieser zu halten, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (77) zum Steuern einer Menge des Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das zu dem Hilfskatalysator (76) strömt, wobei die Menge des Reduktionsmittels auf eine Menge erhöht oder auf dieser gehalten wird, die nicht kleiner als die zulässige Minimalmenge ist, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf eine Atmosphäre zu ändern oder bei dieser zu halten, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) an einem Partikelfilter (69) zum Sammeln von in dem einströmenden Abgas enthalten Partikeln geträgert ist.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn in dem SOX-Speicher (81) gespeichertes SOX von diesem auszustoßen ist, zuerst in dem Partikelfilter (69) gesammelte Partikel oxidiert werden, während eine Temperatur des Partikelfilters (69) auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger als eine erforderliche Partikeloxidationstemperatur ist, die höher als die zulässige Maximaltemperatur ist, und dann das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf eine Atmosphäre geändert wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, wenn die Oxidation der in dem Partikelfilter (69) gesammelten Partikel beendet ist, und der Ausstoß von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX aus diesem dann gestartet wird.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ende der Oxidation der in dem Partikelfilter (69) gesammelten Partikel die Atmosphäre des Hilfskatalysators (81) zu einer Atmosphäre geändert oder auf dieser gehalten wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, und wobei der Ausstoß von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX gestartet wird, gerade nachdem die Oxidation von in dem Partikelfilter (69) gesammelten Partikeln beendet ist.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (91; 185) zum Einführen von zumindest einem Teil des Abgases zu dem Hilfskatalysator unter Umgehung des SOX-Speichers (81), wobei zumindest ein Teil des Abgases zu dem Hilfskatalysator (76) eingeführt wird, während der SOX-Speicher (81) umgangen wird, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) zu ändern oder auf dieser zu halten, die eine andere Atmosphäre als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Bypassdurchgang (91; 185), der von dem Abgasdurchgang stromaufwärts von dem SOX-Speicher (81) bei einem Abzweigungsabschnitt abzweigt und zu dem Abgasdurchgang zwischen dem SOX-Speicher (81) und dem Hilfskatalysator (76) zurückkehrt, einem Schaltventil (61; 161) zum Steuern einer Menge des Abgases, das durch den Bypassdurchgang (91; 185) strömt, um eine Menge des Abgases, das durch den SOX-Speicher (81) strömt, zu steuern, und eine Einrichtung zum Zuführen eines Reduktionsmittels, die in dem Abgasdurchgang zwischen dem Abzweigungsabschnitt des Abzweigungsdurchgangs und dem SOX-Speicher (81) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Schalten einer Strömungsrichtung des Abgases durch den SOX-Speicher (81) zwischen einer Richtung, bei der das Abgas in den SOX-Speicher (81) über die erste seiner Endflächen eintritt und aus dem SOX-Speicher (81) über die zweite seiner Endflächen austritt, und einer entgegengesetzten Richtung, bei der das Abgas in den SOX-Speicher (81) über die zweite seiner Endflächen eintritt und aus dem SOX-Speicher (81) über die erste seiner Endflächen austritt.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des SOX-Speichers (81) auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger als eine erforderliche SOX-Mengenreduktionstemperatur ist, die höher als die zulässige Maximaltemperatur ist, während ein Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem SOX-Speicher (81) strömt, auf einem fetten oder stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis gehalten wird, um in dem SOX-Speicher (81) gespeichertes SOX von diesem auszustoßen.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die SOX-Ausstoßeinrichtung eine Einrichtung zum Erhalten einer Menge von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX aufweist und wobei in dem SOX-Speicher (81) gespeichertes SOX von diesem ausgestoßen wird, wenn die Menge des in dem SOX-Speicher (81) gespeicherten SOX größer als eine zulässige SOX-Menge ist.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) einen Speicher aufweist, der in dem einströmenden Abgas enthaltenes SOX in der Form eines Sulfatsalzes speichert.
  14. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) einen Speicher aufweist, der SOX, das in dem einströmenden Abgas enthalten ist, ohne Ausbildung von Sulfatsalz speichert.
  15. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) einen NOX-Katalysator aufweist, in dem NOX, das in dem einströmenden Abgas enthalten ist, gespeichert wird, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und der das in diesem gespeicherte NOX reduziert, um eine Menge von gespeichertem NOX zu verringern, wenn ein Reduktionsmittel in dem einströmenden Abgas enthalten ist und das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases abgesenkt ist.
  16. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskatalysator (76) Edelmetalle wie zum Beispiel Platin aufweist, ohne dass er Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Metalle der seltenen Erden aufweist.
  17. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskatalysator (76) einen NOX-Katalysator aufweist, in dem NOX, das in dem einströmenden Abgas enthalten ist, gespeichert wird, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und der das in diesem gespeicherte NOX reduziert, um eine Menge von gespeichertem NOX zu verringern, wenn ein Reduktionsmittel in dem einströmenden Abgas enthalten ist und das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases abgesenkt ist.
  18. Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasdurchgang, wobei der Verbrennungsmotor mit einem niedrigen Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen SOX-Speicher (81), der in dem Abgasdurchgang zum zeitweiligen Speichern von in einem Abgas enthaltenen SOX angeordnet ist, das in diesen einströmt; einen Hilfskatalysator (76), der in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem SOX-Speicher (81) angeordnet ist, wobei der Hilfskatalysator (76) eine Oxidationsfähigkeit hat; und eine SOX-Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX von diesem; wobei der Ausstoß von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX von diesem verhindert oder unterdrückt wird, wenn der Hilfskatalysator (76) sich in einer Sulfatausbildungsatmosphäre befindet oder zu dieser geführt wird, bei der eine Menge eines Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das zu dem Hilfskatalysator (76) strömt, geringer als eine zulässige Minimalmenge ist und eine Temperatur des Hilfskatalysators (76) höher als eine zulässige Maximaltemperatur ist.
  19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, gekennzeiehnet durch eine Atmosphärensteuerungseinrichtung zum Steuern einer Atmosphäre des Hilfskatalysators (76), wobei dann, wenn die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) sich in der Sulfatausbildungsatmosphäre befindet oder zu dieser geführt wird, die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) zu einer Atmosphäre geändert wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, und dann das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird, und wenn die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) sich in einer Atmosphäre befindet, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, oder zu dieser geführt wird, das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird, während die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf einer Atmosphäre gehalten wird, die eine andere als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist.
  20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Steuern der Temperatur des Hilfskatalysators (76), wobei die Temperatur des Hilfskatalysators (76) auf eine Temperatur abgesenkt oder auf dieser gehalten wird, die nicht höher als die zulässige Maximaltemperatur ist, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) zu ändern, die eine andere Atmosphäre als die Sulfatausbildungsatmosphäre ist, oder auf dieser zu halten.
  21. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (77) zum Steuern einer Menge des Reduktionsmittels, das in dem Abgas enthalten ist, das zu dem Hilfskatalysator (76) strömt, wobei die Menge des Reduktionsmittels auf eine Menge erhöht oder auf dieser gehalten wird, die nicht kleiner als die zulässige Minimalmenge ist, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf eine andere Atmosphäre als die Sulfatausbildungsatmosphäre zu ändern oder die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf dieser zu halten.
  22. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) an einen Partikelfilter (69) zum Sammeln von in dem einströmenden Abgas enthaltenen Partikel geträgert ist.
  23. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen Bypassdurchgang (91; 185), der von dem Abgasdurchgang stromaufwärts von dem SOX-Speicher (81) an einem Abzweigungsabschnitt abzweigt und zu dem Abgasdurchgang zwischen dem SOX-Speicher (81) und dem Hilfskatalysator zurückkehrt, ein Schaltventil (61; 161) zum Steuern einer Menge des Abgases, das durch den Bypassdurchgang (91; 185) strömt, um eine Menge des Abgases zu steuern, das durch den SOX-Speicher (81) strömt, und eine Einrichtung zum Zuführen eines Reduktionsmittels, die in dem Abgasdurchgang zwischen dem Abzweigungsabschnitt des Abzweigungsdurchgangs und dem SOX-Speicher (81) angeordnet ist.
  24. Vorrichtung gemäß Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Schalten einer Strömungsrichtung des Abgases durch den SOX-Speicher (81) zwischen einer Richtung, bei der das Abgas in den SOX-Speicher (81) über die erste seiner Endflächen eintritt und aus dem SOX-Speicher (81) über die zweite seiner Endflächen austritt, und einer entgegengesetzten Richtung, bei der das Abgas in den SOX-Speicher (81) über die zweite seiner Endflächen eintritt und von dem SOX-Speicher (81) über die erste seiner Endflächen austritt.
  25. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des SOX-Speichers (81) auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger als eine erforderliche SOX-Mengenreduktionstemperatur ist, die höher als die zulässige Maximaltemperatur ist, während ein Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem SOX-Speicher (81) strömt, auf einem fetten oder stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis gehalten wird, um das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem auszustoßen.
  26. Vorrichtung gemäß Anspruch 25, gekennzeichnet durch, eine Einrichtung zum Einführen von zumindest einem Teil des Abgases zu dem Hilfskatalysator (76) unter Umgehung des SOX-Speichers (81) umgeleitet wird, wobei zumindest ein Teil des Abgases zu dem Hilfskatalysator (76) eingeführt wird, während der SOX-Speicher (81) umgangen wird, um die Atmosphäre des Hilfskatalysators (76) auf eine andere Atmosphäre als die Sulfatausbildungsatmosphäre zu ändern.
  27. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die SOX-Ausstoßeinrichtung eine Einrichtung zum Erhalten einer Menge von in dem SOX-Speicher (81) gespeichertem SOX aufweist und wobei das in dem SOX-Speicher (81) gespeicherte SOX von diesem ausgestoßen wird, wenn die Menge des in dem SOX-Speicher (81) gespeicherten SOX größer als eine zulässige SOX-Menge ist.
  28. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) einen Speicher aufweist, der in dem einströmenden Abgas enthaltenes SOX in der Form eines Sulfatsalzes speichert.
  29. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) einen Speicher aufweist, der in dem einströmenden Abgas enthaltenes SOX ohne Ausbilden eines Sulfatsalzes speichert.
  30. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der SOX-Speicher (81) einen NOX-Katalysator aufweist, der in dem einströmenden Abgas enthaltenes NOX speichert, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und der das in diesem gespeicherte NOX reduziert, um eine Menge von darin gespeichertem NOX zu verringern, wenn ein Reduktionsmittel in dem einströmenden Abgas enthalten ist und das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases abgesenkt ist.
  31. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskatalysator (76) Edelmetalle, wie zum Beispiel Platin, aufweist, ohne dass er Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Metalle der seltenen Erden aufweist.
  32. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskatalysator (76) einen NOX-Katalysator aufweist, der NOX speichert, das in dem einströmenden Abgas enthalten ist, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und der darin gespeichertes NOX reduziert, um eine Menge von NOX zu verringern, die darin gespeichert ist, wenn ein Reduktionsmittel in dem einströmenden Abgas enthalten ist und das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases abgesenkt ist.
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