DE19739751A1

DE19739751A1 - Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19739751A1
Application number: DE19739751A
Authority: DE
Inventors: Kanehito Nakamura; Tsukasa Kuboshima; Hajime Katsuro; Kouichi Ohata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: JP3787913B2; JPH1089051A; FR2753485B1; DE19739751B4; FR2753485A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungssystem für ei ne Brennkraftmaschine zur Reduzierung von Stickoxiden, die in einem Abgas der Brennkraftmaschine enthalten sind.

Es bestand eine Technologie, dergemäß ein Katalysator in einem Abgasrohr vorgesehen ist und dergemäß Stickoxide durch Zufuhr von Kohlenwasserstoffen (im allgemeinen Kraftstoff) zum Kataly sator als Reduziermittel gereinigt werden, um die Stickoxide (NO_x) zu reinigen, die aus der Brennkraftmaschine ausgelassen werden, in der Kraftstoff unter einem Überschuß von Sauerstoff wie in einem Dieselmotor oder dergleichen verbrannt wird. Gemäß der Reinigungseigenschaft des Katalysators, die durch Fig. 2 ge zeigt ist, ist es bekannt, daß, obwohl die Reinigungsrate für Kohlenwasserstoffe mit einem Anstieg der Temperatur des Kataly sators zunimmt, die Reinigungsrate für Stickoxide nur in einem Aktivierungstemperaturbereich (beispielsweise 200 bis 300°C für einen PT-Katalysator (Platin)) zunimmt. Zur Zunahme der Reini gungsrate für Stickoxide werden Kohlenwasserstoffe (Kraftstoff) die ein Reduziermittel sind, dem Katalysator zugeführt. In Ab hängigkeit der Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen bedecken jedoch, wenn die Temperatur des Katalysators geringer als der Aktivierungstemperaturbereich ist, die zugeführten Kohlenwasser stoffe die Oberfläche des Katalysators, ein Gasaustauschvorgang kann nicht am Katalysator durchgeführt werden und NO_x kann nicht gereinigt werden. Wenn andererseits die Temperatur des Katalysa tors an der Seite der niedrigen Temperatur in dem Aktivie rungstemperaturbereich ist, werden die zugeführten Kohlenwasser stoffe in einem nicht reagierten Zustand ausgelassen, wodurch die Emission umgekehrt verschlechtert wird. Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur des Katalysators an der Seite der hohen Tem peratur des Aktivierungstemperaturbereichs ist, steigt die Tem peratur des Katalysators den Aktivierungstemperaturbereich über steigend durch die Reaktionswärme der Kohlenwasserstoffe und die Reinigungsrate der Stickoxide wird umgekehrt verschlechtert.

Ein Verfahren bezüglich dieses Problems wurde in der JP 5-263624 A vorgeschlagen, bei dem eine Menge der Zufuhr an Kohlenwasser stoffen aus einer Tabelle einer Menge der Zufuhr an Kohlenwas serstoffen, die experimentell an jeden Motor angepaßt ist, und einer Abgastemperatur am Einlaß des Katalysators berechnet wird.

Tatsächlich wird jedoch die Brennkraftmaschine unter zahlreichen Bedingungen betrieben und daher wird der Katalysator unter zahl reichen Temperaturverteilungen und Aktivierungszuständen verwen det, wodurch die Temperaturverteilung und der Aktivierungszu stand des Katalysators in Abhängigkeit eines Laufzustands verän dert wird, selbst wenn die Abgastemperatur am Einlaß des Kataly sators unverändert bleibt. Wenn daher die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen ohne Unterscheidung der Abgastemperatur am Einlaß des Katalysators berechnet wird, kann eine Menge der Zu fuhr an Kohlenwasserstoffen leicht übermäßig groß oder übermäßig gering bezüglich der tatsächlichen Temperaturverteilung und des tatsächlichen Aktivierungszustands des Katalysators sein, wo durch eine dauerhafte Reinigungsrate für Stickoxide nicht vorge sehen werden kann. Des weiteren wird Kraftstoff für die dem Ka talysator zugeführten Kohlenwasserstoffe verwendet und daher steigen die Kraftstoffkosten an, wenn die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen übermäßig groß ist.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung einer derartigen Situation gemacht und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftschiene zu schaf fen, das dazu in der Lage ist, immer eine richtige Menge an Koh lenwasserstoffen einem Katalysator zuzuführen, der unter zahl reichen Temperaturverteilungen und Aktivierungszuständen verwen det wird, das dazu in der Lage ist, die Reinigungsrate für Stickoxide zu fördern, und dazu in der Lage ist, Kraftstoffko sten zu verringern, indem Kohlenwasserstoffe verringert werden, die in einem unreagierten Zustand ausgelassen werden.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wer den Kohlenwasserstoffe einem Katalysator als ein Reduziermittel für Stickoxide zugeführt. Temperaturen des Katalysators an einer Vielzahl der Stellen werden erfaßt oder geschätzt und ein Lauf zustand einer Brennkraftmaschine wird erfaßt. Des weiteren wer den Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide an einer Vielzahl der Stellen des Katalysators geschätzt, die Reduzier- und Reinigungsvermögen werden derart gewichtet, daß die Vertei lungsgrade der Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide an stromaufwärtigen Stellen erhöht sind, wodurch ein Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide einer Gesamtheit des Kata lysators geschätzt wird, und eine Menge der Zufuhr an Kohlenwas serstoffen, die dem Katalysator zuzuführen sind, wird aus einem daraus geschätzten Wert berechnet.

Der Grund für die Gewichtung der Reduzier- und Reinigungsvermö gen derart, daß die Verteilungsgrade der Reduzier- und Reini gungsvermögen für Stickoxide an stromaufwärtigen Stellen erhöht sind, liegt darin, daß die Konzentration der Kohlenwasserstoffe im Inneren des Katalysators auf der stromaufwärtigen Seite er höht ist und die selektive Reinigungsleistung der Stickoxide ge fördert wird. Wenn das Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide von einer Gesamtheit des Katalysators geschätzt wird, indem die Reduzier- und Reinigungsvermögen derart gewichtet wer den, daß die Verteilungsgrade der Reduzier- und Reinigungsvermö gen für Stickoxide an stromaufwärtigen Stellen erhöht sind, kann das Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide für die Ge samtheit des Katalysators richtig geschätzt werden. Wenn daher die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen aus dem geschätzten Wert berechnet wird, kann eine richtige Menge von Kohlenwasser stoffen jederzeit dem Katalysator zugeführt werden, der unter zahlreichen Temperaturverteilungen und Aktivierungszuständen un ter zahlreichen Laufzuständen verwendet wird, wodurch die Reini gungsrate der Stickoxide gefördert werden kann und wodurch des weiteren Kraftstoffkosten verringert werden können, indem Koh lenwasserstoffe verringert werden, die in einem unreagierten Zu stand ausgelassen werden.

Beim Schätzen des Reduzier- und Reinigungsvermögens für Stickoxide der Gesamtheit des Katalysators ist es vorzuziehen, das Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide der Gesamt heit des Katalysators zu berechnen, indem die Reduzier- und Rei nigungsvermögen für Stickoxide an der Vielzahl der Stellen auf summiert werden, wobei die Reduzier- und Reinigungsvermögen der art gewichtet werden, daß die Verteilungsgrade der Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide an den stromaufwärtigen Stel len erhöht sind. Auf diese Weise kann durch einfaches Verarbei ten der Aufsummierung der Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide an der Vielzahl der Stellen das Reduzier- und Reini gungsvermögen für Stickoxide der Gesamtheit des Katalysators ge nau geschätzt werden.

Vorzugsweise wird das Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide durch eine Menge des Zufuhrs an Kohlenwasserstoffen berechnet. Auf diese Weise kann auf eine Verarbeitung der Um wandlung des Reduzier- und Reinigungsvermögens in die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen in der Mitte der Rechnung verzich tet werden, wodurch die Berechnung vereinfacht werden kann.

Vorzugsweise wird das Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide berechnet, indem es durch eine Temperatur des Kataly sators wiedergegeben wird, wobei eine Temperatur, die eine Ge samtheit des Katalysators wiedergibt (nachfolgend als "stellvertretende Katalysatortemperatur" bezeichnet), geschätzt wird, indem die Gewichtung derart durchgeführt wird, daß die Verteilungsgrade der Temperaturen des Katalysators an den strom aufwärtigen Stellen erhöht sind und eine Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen, die dem Katalysator zuzuführen sind, auf der Grundlage der stellvertretenden Katalysatortemperatur und eines Ergebnisses der Erfassung des Laufzustands berechnet wird. In diesem Fall ist die stellvertretende Katalysatortemperatur, die durch den Gewichtungsvorgang geschätzt wird, nicht nur ein fach eine durchschnittliche Temperatur im Hinblick auf eine thermische Energie des Katalysators, sondern eine Temperatur, die eine Eigenschaft zum Reinigen von Stickoxiden der Gesamtheit des Katalysators wiedergibt, d. h. ein Index, der das Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide der Gesamtheit des Kataly sators wiedergibt. Selbst wenn die stellvertretende Katalysator temperatur verwendet wird, kann die Menge der Zufuhr an Kohlen wasserstoffen zum Katalysator ähnlich zum vorstehend beschriebe nen Fall genau berechnet werden.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen zum Katalysator korrigiert, um anzusteigen, wenn eine Brennkraftmaschine zur Be schleunigung angetrieben wird. Auf diese Weise kann, selbst wenn die Konzentration der Stickoxide im Abgas beim Beschleunigen des Motors ansteigt, die Funktion der Reinigung der Stickoxide am Katalysator gefördert werden, und eine Menge der ausgelassenen Stickoxide kann verringert werden.

Wie durch Fig. 15 gezeigt ist, ist gemäß einer Brennkraftmaschi ne mit einer Abgasrückführvorrichtung (nachfolgend als "EGR-(Abgasrückführ-)Vorrichtung" bezeichnet) zum Rezirkulieren eines Teils des Abgases in ein Einlaßsystem die EGR-Rate bei einem Be trieb im stationären Zustand vergrößert, wodurch die Stickoxide im Abgas verringert werden, indem die Temperatur der Verbrennung abgesenkt wird. Beim Beschleunigen des Motors sinkt jedoch die tatsächliche EGR-Rate im Vergleich zur Soll-EGR-Rate ab, die aus einem Betriebszustand im stationären Zustand berechnet wird, und bezüglich der Konzentration der ausgelassenen Stickoxide wird die tatsächliche Konzentration höher als die Sollkonzentration. Die Ursache dafür, daß die tatsächliche EGR-Rate unter die Soll-EGR-Rate beim Beschleunigen des Motors absinkt, scheint in einer Verzögerung beim Ansprechen der mechanischen Betätigung der EGR-Vorrichtung, einer Verzögerung der Strömung von EGR-Gas, das durch EGR-Leitungen tritt, und einer Verzögerung der Regelung zur Aufrechterhaltung der Stabilität einer EGR-Regelung zu lie gen.

Es ist vorzuziehen, daß beim Korrigieren die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen zum Katalysator beim Beschleunigen eines Mo tors vergrößert wird, so daß korrigiert wird, um einen Anstieg der Rate des Anstiegs beim Starten zur Beschleunigung des Motors und einen Abfall der Rate des Anstiegs mit einem Verstreichen einer Zeitspanne durchzuführen, seit mit der Beschleunigung des Motor gestartet worden ist. Die Verzögerung der EGR-Regelung verschwindet nämlich mit dem Verstreichen der Zeitspanne vom Start der Beschleunigung und die tatsächliche Konzentration der ausgelassenen Stickoxide nimmt ab. Entsprechend kann durch Kor rektur, um die Rate des Anstiegs der Menge der Zufuhr an Kohlen wasserstoffen mit einem Verstreichen einer Zeit vom Start der Beschleunigung zu verringern, die Menge der Zufuhr an Kohlenwas serstoffen geeignet in Übereinstimmung mit der Abnahme der Ab gaskonzentration der Stickoxide aufgrund des Verstreichens der Zeit nach dem Start der Beschleunigung korrigiert werden, wo durch Kraftstoffkosten verringert werden können, indem Kohlen wasserstoffe verringert werden, die in einem unreagierten Zu stand ausgelassen werden, während die Reinigungsrate für Stickoxide gefördert wird.

Fig. 1 ist ein Zusammensetzungsschaubild einer Gesamtheit eines Abgasreinigungssystems, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Eigenschaftsdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Katalysatortemperatur, einer Kohlenwasserstoffreini gungsrate und einer Stickoxidreinigungsrate zeigt;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das Temperaturverteilungen von Kataly satoren a, b und c zeigt, die in einem Test verwendet wur den;

Fig. 4 ist eine Grafik zum Messen einer Beziehung zwischen einer Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration und einer NO_x Reinigungsrate bezüglich der Katalysatoren a, b und c, die in dem Test verwendet wurden;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das Temperaturverteilungen von Kataly satoren d, e und f zeigt, die in einem Test verwendet wur den;

Fig. 6 zeigt Grafiken zum Messen einer Beziehung zwischen der Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration und der NO_x Reinigungsrate bezüglich der Katalysatoren d, e und f, die in dem Test verwendet wurden;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das einen Fluß von Schritten einer Berechnungsroutine zum Berechnen einer Kohlenwasserstoffzu fuhrmenge des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 8 ist ein Konzeptdiagramm einer Tabelle, die eine Beziehung zwischen einer Katalysatortemperatur und einer Kohlenwasser stoffzufuhrmenge im Fall einer Bezugs-NO_x-Abgasmenge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschreibt;

Fig. 9 zeigt Zeitdiagramme, die ein Regelbeispiel des ersten Ausführungsbeispiels zeigen;

Fig. 10 zeigt ein Konzeptdiagramm von Tabellen, die eine Bezie hung zwischen der Katalysatortemperatur und der Kohlenwas serstoffzufuhrmenge im Fall der Bezugs-NO_x-Abgasmenge gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschreiben;

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das einen Fluß von Schritten einer Berechnungsroutine zur Berechnung einer Kohlenwasserstoffzu fuhrmenge gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 12 zeigt Zeitdiagramme, die ein Regelbeispiel des dritten Ausführungsbeispiels zeigen;

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das einen Fluß von Schritten einer Berechnungsroutine zur Berechnung einer Kohlenstoffwasser stoffzufuhrmenge gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 14 ist ein Diagramm, das eine Übergangszeit eines Anstiegs korrekturkoeffizienten K5 zeigt;

Fig. 15 zeigt Zeitdiagramme, die ein Verhalten einer EGR-Regelung beim Antrieb eines Motors im Übergangsbereich zei gen;

Fig. 16 ist ein Diagramm, das Temperaturverteilungen von Kataly satoren g, h und i zeigt, die in einem anderen Test verwen det wurden;

Fig. 17 ist eine Grafik zum Messen einer Beziehung zwischen ei ner Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration und einer NO_x- Reinigungsrate bezüglich der Katalysatoren g, h und i, die in dem anderen Test verwendet wurden;

Fig. 18 ist ein Diagramm, das Temperaturverteilungen von Kataly satoren j, k und m zeigt, die in einem noch anderen Test verwendet wurden;

Fig. 19 zeigt Grafiken zum Messen einer Beziehung zwischen der Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration und der NO_x- Reinigungsrate bezüglich der Katalysatoren j, k und m, die in dem Test verwendet wurden;

Fig. 20 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Kata lysatortemperatur und einem Reaktionszustand zeigt; und

Fig. 21 zeigt eine Beziehung zwischen einer Katalysatortempera tur und einem Reaktionsratenverhältnis.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungs beispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Eine Erläuterung zum ersten Ausführungsbeispiel wird unter Be zugnahme auf die Fig. 1 bis 9 wie folgt gegeben. Ein Kataly sator 13 (der als NO_x-Katalysator bezeichnet wird) zum Reduzieren und Reinigen von Stickoxiden (nachfolgend als "NO_x" bezeichnet) im Abgas ist auf halben Wege eines Abgasrohrs 12 (Abgaskanal) eines Dieselmotors 11 eingebaut, der eine Brennkraftmaschine ist, wobei Abgastemperatursensoren 14, 15 und 16 jeweils an der stromaufwärtigen Seite, der Mitte und der stromabwärtigen Seite des Katalysators 13 eingebaut sind, und wobei die Temperaturen an einer Vielzahl Stellen des Katalysators 13 aus den Abgastem peraturen bestimmt wird, die durch die jeweiligen Gastemperatur sensoren 14, 15 und 16 erfaßt werden. Entsprechend werden die jeweiligen Abgastemperatursensoren 14, 15 und 16 als eine Kata lysatortemperaturbestimmungseinrichtung verwendet.

Eine Kohlenwasserstoffzufuhrvorrichtung 17 (Kohlenwasserstoff zufuhreinrichtung) zur Zufuhr von Kohlenwasserstoffen (Kraftstoff wie beispielsweise leichtes Öl) zum Katalysator 13 als ein Reduziermittel ist stromaufwärtig des Katalysators 13 eingebaut. Kraftstoff wird von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 18 der Kohlenwasserstoffzufuhrvorrichtung 17 über eine Kraftstoff druckleitung 19 mit mittleren Druck zugeführt. Die Kraftstoffe inspritzpumpe 18 setzt Kraftstoff unter Druck, das von einem nicht gezeigten Kraftstofftank angesaugt wird, und führt den Kraftstoff einer Kraftstoffeinspritzdüse 21 von jedem Zylinder des Dieselmotors 11 über eine Hochdruckkraftstoffleitung 20 un ter Ausnutzung der Kraft des Dieselmotors 11 als Antriebsquelle zu und spritzt den Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzdüse 21 in jeden Zylinder ein, wodurch der Kraftstoff verbrannt wird.

Des weiteren ist ein EGR-Rohr 23 zum Rezirkulieren eines Teils des Abgases in ein Einlaßrohr 22 zwischen dem Abgasrohr 12 und dem Einlaßrohr 22 des Motors 11 angeschlossen, wobei ein EGR-Ventil 24 auf halben Wege des EGR-Rohrs 23 eingebaut ist. Ent sprechend dem EGR-Ventil 24 ist der Ventilöffnungsgrad durch ein Regelventil 25 variabel gemacht und durch Einstellen des Öff nungsgrads wird die Menge des EGR-Gases geregelt, die durch das EGR-Rohr 23 tritt. Das Regelventil 25 wird durch eine Regel schaltung 26 gemäß dem Laufzustand des Motors geregelt. Eine EGR-Vorrichtung (Abgasrückführvorrichtung) 30 setzt sich aus dem EGR-Rohr 23, dem EGR-Ventil 24 und dem Regelventil 25 zusammen.

Die Regelschaltung 26 setzt sich hauptsächlich aus einem Mikro computer zusammen, die Informationen, die den Laufzustand des Motors betreffen und von einer Fahrtzustandserfassungseinrich tung wie beispielsweise einem Beschleunigungs- oder Gaspedalsensor 27, einem Motordrehzahlsensor 28, einem Fahrzeuggeschwindig keitssensor 29 und der gleichen ausgegeben werden, und Informa tionen über Temperaturen (Verteilungen) des Katalysators 13 be treffen, die von den Abgastemperatursensoren 14, 15 und 16 aus gegeben werden, wobei der Mikrocomputer die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen durch eine Berechnungsroutine zur Berechnung einer Kohlenwasserstoffzufuhrmenge der Fig. 7, die später erläu tert wird, auf der Grundlage der Informationen berechnet und die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen zum Katalysator 13 durch Anweisen der Kohlenwasserstoffzufuhrvorrichtung 17 gemäß dem be rechneten Wert regelt.

In diesem Fall werden gemäß dem Verfahren der Berechnung der Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen die Reduzier- und Reini gungsvermögen für NO_x an einer Vielzahl Stellen des Katalysators 13 aus den Temperaturen des Katalysators 13 an der Vielzahl Stellen und dem Laufzustand des Motors geschätzt, wobei das Re duzier- und Reinigungsvermögen für NO_x für eine Gesamtheit des Katalysators 13 geschätzt wird, indem die Reduzier- und Reini gungsvermögen derart gewichtet werden, daß die Verteilungsgrade der Reduzier- und Reinigungsvermögen für NO_x an stromaufwärtigen Stellen und wobei die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen, die dem Katalysator 13 zuzuführen ist, aus dem geschätzten Wert berechnet werden. Eine Studie des Verfahrens der Berechnung wird wie folgt angegeben.

Zuerst wurde eine Beziehung zwischen der Temperaturverteilung des Katalysators 13 und der Reinigungsrate für NO_x detailliert untersucht. Eine Erläuterung von repräsentativen Beispielen wird unter Bezugnahme auf die Fig. 16, 17 und 3 sowie auf die Fig. 6, 18 und 19 angegeben. Die Fig. 16 stellt Grafiken dar, die drei Arten von Temperaturverteilungen g, h und i zeigen, wo bei die Reinigungsrate für NO_x in jedem der Fälle ausgewertet wird. Die maximale Temperatur in dem Katalysator ist 225°C an der Seite der niedrigen Temperatur des Aktivierungstemperaturbe reichs, in dem eine Reinigung von NO_x möglich ist. Die Kurve g zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur konstant auf 225°C vom Einlaß des Katalysators zum Auslaß des Katalysa tors gehalten ist. Die Kurve h zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur am Einlaß des Katalysators 175°C, die un ter dem Aktivierungstemperaturbereich liegt, und 225°C am Auslaß des Katalysators ist. Die Kurve i zeigt eine Temperaturvertei lung, bei der die Temperatur am Einlaß des Katalysators 225°C und am Auslaß des Katalysators 175°C ist, die unter dem Aktivie rungstemperaturbereich liegt. Fig. 17 zeigt ein Ergebnis einer Messung der NO_x-Reinigungsrate bezüglich der drei Arten der Tem peraturverteilungen, wenn eine Kohlenwasserstoff-(KW)-Zufuhr konzentration verändert wird. Gemäß Fig. 17 ist bei einer beliebigen KW-Zufuhrmenge die NO_x-Reinigungsrate in der Reihen folge g, Kurve i und Kurve h. Obwohl die Kurve g und die Kurve i vergleichsweise ähnliche NO_x-Reinigungseigenschaften bezüglich eines Anstiegs der KW-Zufuhrmenge zeigen, wird im Fall der Kurve h bei erhöhter KW-Zufuhrmenge nahezu kein NO_x gereinigt. Eine Studie der Gründe dafür wird angegeben. Im Fall der Kurve h ist die Temperatur am Einlaß des Katalysators niedrig und daher rea giert das zugeführte KW nicht mit NO_x und haftet an der Oberflä che des Katalysators an, wobei die Oberfläche mit dem zugeführ ten KW bedeckt wird, wodurch kein Gasaustausch am Katalysator durchgeführt wird (was nachfolgend als Vergiften des Katalysa tors bei niedriger Temperatur bezeichnet wird). Wenn die KW-Zufuhrmenge gering ist, wird die Temperatur von der Mitte des Katalysators zum Auslaß des Katalysators höher und daher wird eine Reaktion hervorgerufen und NO_x wird im geringen Maße gerei nigt. Da jedoch die KW an der Oberfläche des Katalysators mehr und mehr an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators anhaften und daher die KW-Konzentration an der stromabwärtigen Seite des Katalysators absinkt, sinkt auch die NO_x-Reinigungsmenge ab. Wenn andererseits die KW-Zufuhrmenge ansteigt, wird mehr KW zugeführt als eine Menge, die an dem Katalysator anhaftet, oder eine Men ge, die dazu in der Lage ist, durch den Katalysator zu reagie ren, und entsprechend verbreitet sich die Vergiftung bei niedri ger Temperatur mehr und mehr nicht nur am Einlaß des Katalysa tors sondern auch von der Mitte des Katalysators zum Auslaß des Katalysators. Im Fall der Kurve i, bei dem, obwohl die Durch schnittstemperatur gleich wie die der Kurve h ist, die Tempera tur mit einem Gefälle verteilt ist, das zu dem der Kurve h umge kehrt ist, reagiert andererseits, da die Temperatur am Einlaß des Katalysators hoch ist, das zugeführte KW mit NO_x und die Re aktionswärme überträgt sich zur stromabwärtigen Seite des Kata lysators und daher schreitet auch die Reaktion von der Mitte des Katalysators zum Auslaß des Katalysators fort. Selbst wenn die durchschnittliche Temperatur die gleiche ist, kann nämlich, wenn die Temperatur am Einlaß des Katalysators (stromaufwärtige Seite des Katalysators) gering ist, leicht ein Vergiften bei niedriger Temperatur des Katalysators hervorgerufen werden. Um diese Ver giftung zu vermeiden, ist es vorzuziehen, der Temperatur (Aktivierungszustand) an der stromabwärtigen Seite des Katalysa tors Bedeutung zu schenken, wodurch die KW-Zufuhrmenge bestimmt wird. Sobald das Vergiften bei geringer Temperatur des Katalysa tors verursacht wird, schreitet des weiteren die Katalysatorre aktion nicht voran, bis die KW verdampft sind und ein Gasaus tausch an dem Katalysator durchgeführt wird. Wenn beispielsweise leichtes Öl als KW zugeführt wird, verdampft das leichte Öl so lange nicht, bis es einer hohen Temperatur von 300°C oder höher unterliegt. Fig. 3 stellt Grafiken dar, die drei Arten von Tem peraturverteilungen a, b und c zeigen, wobei die NO_x Reinigungsraten ausgewertet werden, wozu in jedem der Fälle die maximale Temperatur im Inneren des Katalysators 250°C ist, bei der die NO_x-Reinigungsrate maximiert ist. In Fig. 3 zeigt die Kurve a eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur kon stant bei 250°C vom Einlaß des Katalysators zum Auslaß des Kata lysators bleibt, die Kurve b zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur am Einlaß des Katalysators 200°C und am Auslaß des Katalysators 250°C ist, und die Kurve c zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur am Einlaß des Kata lysators 250°C und am Auslaß des Katalysators 200°C ist. Fig. 4 zeigt ein Ergebnis einer Messung der NO_x-Reinigungsrate bezüglich der drei Arten der Temperaturverteilungen a, b und c, wenn die Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration verändert wird. Wenn gemäß Fig. 4 die Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration 1000 ppmc ist, ist die NO_x-Reinigungsrate in der Reihenfolge der Kurve b, der Kurve a und der Kurve c und die Kohlenwasserstoffreinigungsrate ist in der Reihenfolge der Kurve a, c und b; alle Werte sind je doch bei 90% oder darüber.

Als nächstes wird eine Erläuterung des Grunde s für die NO_x- Reinigungsrate der Temperaturverteilung b angegeben, bei der die Temperatur am Auslaß des Katalysators höher als am Einlaß des Katalysators ist, wenn die Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration 1000 ppmc ist. Die Reaktionsrate R_KW von KW und die Reaktionsrate R_NOx NO_x werden durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben. Jede von ihnen ist durch einen Frequenzfaktor A_KW oder A_NOx, der sich auf die Reaktionsplatzzahl des Katalysators bezieht, einen Term, der sich auf die Temperatur bezieht, und einen Term wie dergegeben, der sich auf die Konzentrationen der reagierenden Substanzen bezieht.

R_KW = A_KW × EXP (-E_KW/RT) × [KW]a × [NO_x]^b × [O₂]^c/G
R_NOx = A_NOx × EXP (-E_NOx/RT) × [KW]^d × [NO_x]^e × [O₂]^f/G

Hier zeigt Fig. 20 die Reaktionsraten(-Geschwindigkeiten) für KW und NO_x bezüglich der Temperatur des Katalysators. Gemäß Fig. 20 ist die Neigung (die der Reaktionsaktivierungsenergie ent spricht) der geraden Linie von KW größer als die Neigung der ge raden Linie von NO_x. Fig. 21 zeigt die NO_x-Reaktionsrate/ KW-Reaktionsrate bezüglich der Temperatur des Katalysators. Wie aus Fig. 21 zu sehen ist, wird ein Verhältnis (NO_x-Reaktionsrate/KW-Reaktionsrate) größer, wenn die Temperatur des Katalysators ge ring ist. Wenn nämlich die Reaktionsrate von KW (Reaktionsmenge von KW, Reinigungsrate) konstant bleibt, wird die Reaktionsrate von NO_x (Reaktionsmenge von NO_x, Reinigungsrate) hoch, wenn die Temperatur des Katalysators gering ist. Da entsprechend die Re aktionsaktivierungsenergie von Kohlenwasserstoff größer als die Reaktionsaktivierungsenergie von NO_x ist, ist die selektive Re duktionsleistung von NO_x durch Kohlenwasserstoffe bei geringer Temperatur höher. Wenn entsprechend die Reaktionsmenge der Koh lenwasserstoffe konstant bleibt (die Kohlenwasserstoffreini gungsrate bleibt im wesentlichen bei 90% oder darüber konstant), wird mit Abnahme der Temperatur des Katalysators die NO_x- Reinigungsrate höher. Da andererseits der dem Katalysator zuge führte Kohlenwasserstoff im Verlauf des Hindurchtretens durch den Katalysator verbraucht wird, ist die Verteilung der Konzen tration von Kohlenwasserstoffen im Inneren des Katalysators auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysators hoch und auf der stromabwärtigen Seite gering. Im Fall der Kurve b ist die Tempe ratur an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators gering und des weiteren ist die Kohlenwasserstoffkonzentration hoch und entsprechend wird die selektive Reduktionsleitung für NO_x an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators hoch. Es scheint, daß im Fall der Kurve c, obwohl die Temperatur an der stromabwärtigen Seite des Katalysators gering ist, da die Kohlenwasserstoffkon zentration auch gering ist, die NO_x-Reinigungsrate geringer als die der Kurve b ist. Es wurde aus dem vorstehend beschriebenen Testergebnis herausgefunden, daß der Verteilungsgrad der NO_x- Reinigungseigenschaft an der stromaufwärtigen Seite des Kataly sators groß ist, wodurch ein Einfluß auf die NO_x- Reinigungseigenschaft der Gesamtheit des Katalysators bewirkt wird.

Wenn andererseits die Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration 3000 ppmc ist, ist die NO_x-Reinigungsrate in der Reihenfolge der Kurve a, der Kurve c und der Kurve b und die Kohlenwasserstoffreini gungsrate der Kurve b ist geringer als diejenigen der Kurven a und c. Der Grund dafür, daß die NO_x-Reinigungsrate der Kurve b gering ist, scheint darin zu liegen, daß, obwohl mit einer Ab nahme der Temperatur die selektive Reduktionsleistung von NO_x durch Kohlenwasserstoffe höher wird, die Kohlenwasserstoffreak tionsmenge um den Betrag der niedrigen Kohlenwasserstoffreini gungsrate mehr geringer wird, wodurch die NO_x-Reinigungsmenge verringert wird. Im Fall der Kurve c scheint es so, als wäre es wie folgt. Obwohl die Temperatur an der stromabwärtigen Seite des Katalysators gering ist, ist die Temperatur an der stromauf wärtigen Seite des Katalysators hoch und des weiteren ist die Kohlenwasserstoffkonzentration auch hoch. Daher wird der Vertei lungsgrad der NO_x-Reinigungseigenschaft an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators groß, wobei ein Einfluß auf die NO_x- Reinigungseigenschaft der Gesamtheit des Katalysators bewirkt wird, wodurch die NO_x-Reinigungsrate der Kurve c größer als die der Kurve b ist. Wenn nämlich die NO_x-Reinigungsrate durch Multi plikation von (1) NO_x-Reaktionsrate/KW-Reaktionsrate mit (2) der Reaktionsmenge (Reaktionsrate) von Kohlenwasserstoff bestimmt wird, und wenn die Temperatur des Katalysators gering ist, wird, wenn die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge gering ist (die Kohlenwas serstoffreinigungsrate (Reaktionsmenge) ist in einigem Ausmaß), (1) der Quotient NO_x-Reaktionsrate/KW-Reaktionsrate dominant, während, wenn die KW-Zufuhrmenge groß ist (die KW-Reinigungsrate (Reaktionsmenge) ist gering), (2) die Reaktionsmenge (Reaktionsrate) von Kohlenwasserstoff dominant wird.

Wenn des weiteren die Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration 5000 ppmc ist, ist die NO_x-Reinigungsrate in der Reihenfolge der Kurve a, der Kurve c und der Kurve b und die NO_x-Reinigungsrate der Kurve b ist besonders gering. Die Kohlenwasserstoffreinigungsra te der Kurve b ist geringer als diejenige der Kurven a und c. Hier liegt der Grund dafür, daß die NO_x-Reinigungsrate der Kurve b gering ist, scheinbar darin, daß die Temperatur an der strom aufwärtigen Seite des Katalysators gering ist, und daher tritt das sogenannte Vergiften bei niedriger Temperatur des Katalysa tors auf, bei dem zugeführter Kohlenwasserstoff (leichtes Öl) die Oberfläche des Katalysators bedeckt, wodurch die Katalysa torreaktion gedämpft wird und NO_x nicht reduziert und gereinigt werden kann. Im Fall der Kurve c ist, obwohl die Temperatur an der stromabwärtigen Seite des Katalysators gering ist, die Tem peratur an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators hoch und das Abgas, dessen Temperatur durch die Reaktionswärme an der stromaufwärtigen Seite erhöht ist, wird dazu gebracht, zur stromabwärtigen Seite des Katalysators zu strömen. Daher kann das Vergiften des Katalysators bei niedriger Temperatur nur schwer auftreten. In jedem Fall scheint der Verteilungsgrad der NO_x-Reinigungseigenschaft an der stromaufwärtigen Seite des Kata lysators groß zu sein, die einen Einfluß auf die NO_x- Reinigungseigenschaft der Gesamtheit des Katalysators einen Ein fluß hat.

Als nächstes werden zur Durchführung einer Auswertung, die ähn lich zu den vorstehend beschriebenen Fällen ist, bezüglich einer Temperaturverteilung, bei der die maximale Temperatur im Inneren des Katalysators 275°C wird, wobei die NO_x-Reinigungsrate gegen über einem Spitzenwert abgesenkt ist, drei Arten von Temperatur verteilungen entlang der Kurve d, der Kurve e und der Kurve f vorbereitet, wie durch Fig. 5 gezeigt ist. Die Kurve d zeigt ei ne Temperaturverteilung, bei der die Temperatur konstant bei 275°C vom Einlaß des Katalysators zum Auslaß des Katalysators bleibt, die Kurve e zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur am Einlaß des Katalysators 255°C ist, in der Mitte des Katalysators 250°C ist, wobei die NO_x-Reinigungsrate maxi miert ist, und am Auslaß des Katalysators 275°C ist, und die Kurve f zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur 275°C am Einlaß des Katalysators, 250°C in der Mitte des Kataly sators, wobei die NO_x-Reinigungsrate maximiert ist, und 255°C am Auslaß des Katalysators ist. Fig. 6 zeigt die NO_x-Reinigungsrate bezüglich der Temperaturverteilungen d, e und f, wenn die Koh lenwasserstoffzufuhrkonzentration verändert wird.

Gemäß Fig. 6 ist, wenn die Kohlenwasserstoffkonzentration 1000 ppmc ist, die NO_x-Reinigungsrate in der Reihenfolge der Kurve e, der Kurve d und der Kurve f und die Kohlenwasserstoffreinigungs rate ist in jedem der Fälle 90% oder darüber. Der Grund dafür, warum die NO_x-Reinigungsrate bei der Kurve d und der Kurve f ge ring ist, liegt darin, daß die selektive Reduktionsleistung für NO_x gering ist, da die Temperatur an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators hoch ist. Im Fall der Kurve f ist, selbst wenn die Temperatur an der stromabwärtigen Seite des Katalysators ge ring ist, die Reaktion der Kohlenwasserstoffe an der stromauf wärtigen Seite des Katalysators beschleunigt, an der die Tempe ratur hoch ist, und nur eine geringe Menge von Kohlenwasserstof fen wird der stromabwärtigen Seite des Katalysators zugeführt.

Wenn andererseits die Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration 3000 ppmc ist, ist die NO_x-Reinigungsrate in der Reihenfolge der Kurve e, Kurve d und Kurve f. Im Fall der Fig. 4 ist die Reinigungsra te der Kurve b verringert (die Kohlenwasserstoffreaktionsmenge sinkt ab) und die NO_x-Reinigungsrate ist verringert. Im Fall der Fig. 6 ist jedoch, da die Temperatur des Katalysators als Ganzes erhöht ist, die Kohlenwasserstoffreaktionsmenge nicht bemerkens wert verringert.

Wenn des weiteren die Kohlenwasserstoffzufuhrkonzentration 5000 ppmc ist, ist die NO_x-Reinigungsrate in der Reihenfolge der Kurve e, der Kurve f und der Kurve d. Im Fall der Fig. 4 ist die NO_x- Reinigungsrate beträchtlich bei der Kurve b verringert, da das sogenannte Vergiften bei niedriger Temperatur des Katalysators auftritt, bei dem die zugeführten Kohlenwasserstoffe (leichtes Öl) die Oberfläche des Katalysators bedecken, wodurch die Kata lysatorreaktion gedämpft wird und NO_x nicht reduziert und gerei nigt werden kann. Im Fall der Fig. 6 ist jedoch die Katalysator temperatur als Ganzes erhöht und daher ist die NO_x-Reinigungsrate nicht durch das Vergiften des Katalysators bei niedriger Tempe ratur verringert. Die Reinigungsrate der Kurve f ist höher als die der Kurve d, weil eine große Menge von Kohlenwasserstoffen auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysators bei einer hohen Temperatur reagiert, und Abgas, dessen Temperatur durch die Re aktionswärme angehoben ist, strömt zur stromabwärtigen Seite des Katalysators, wobei jedoch die selektive Reaktionsleistung von NO_x gefördert wird, da die Temperatur an der stromabwärtigen Sei te des Katalysators bei der Kurve f geringer als bei der Kurve d ist.

Fig. 18 zeigt Grafiken, die drei Arten von Temperaturverteilun gen entlang der Kurve j, der Kurve k und der Kurve m zeigen, wo bei die NO_x-Reinigungsraten ausgewertet werden, und in jedem der Fälle ist die maximale Temperatur im Inneren des Katalysators 300°C, d. h. am oberen Limit des Aktivierungstemperaturbereichs, in dem die NO_x-Reinigung durchgeführt werden kann. Die Kurve j zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur konstant auf 300°C vom Einlaß des Katalysators zum Auslaß des Katalysa tors bleibt. Die Kurve k zeigt eine Temperaturverteilung, bei der die Temperatur am Einlaß des Katalysators 250°C und am Aus laß des Katalysators 300°C ist. Die Kurve m zeigt eine Tempera turverteilung, bei der die Temperatur am Einlaß des Katalysa tors 300°C und am Auslaß des Katalysators 250°C ist. Die Fig. 19 zeigt ein Ergebnis einer Messung der NO_x-Reinigungsrate bezüglich der drei Arten der Temperaturverteilungen, wenn die KW-Zufuhrmenge verändert wird. In Fig. 19 ist die NO_x-Reinigungsrate in der Reihenfolge der Kurve k, der Kurve m und der Kurve j bei jedem Wert der KW-Zufuhrmenge. Außerdem ist die KW-Reinigungsrate 90% oder darüber in jedem der Fälle. In den Fäl len der Kurve j und m wird, wenn die KW-Zufuhrmenge erhöht wird, NO_x überhaupt nicht gereinigt. Eine Erläuterung des Grundes dafür wird nun angegeben. In den Fällen der Kurve j und m reagiert, da die Temperatur am Einlaß des Katalysators hoch ist, eine be trächtliche Rate der zugeführten KW an der stromaufwärtigen Sei te des Katalysators und die Temperatur wird höher als der Akti vierungstemperaturbereich, in dem NO_x gereinigt werden kann, an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators aufgrund der Reakti onswärme (nachfolgend als übermäßiger Temperaturanstieg bezeich net), und mehr der Kohlenwasserstoffe reagieren an der stromauf wärtigen Seite des Katalysators. Obwohl im Fall der Kurve m die Temperatur relativ niedrig an der stromabwärtigen Seite des Ka talysators wird, kann daher NO_x nicht gereinigt werden, da kein KW vorherrscht. Im Fall der Kurve k, bei dem, obwohl die durch schnittliche Temperatur gleich wie die bei der Kurve m ist, die Temperaturverteilung mit einer Neigung vorgesehen ist, die zu der der Kurve m umgekehrt ist, ist andererseits die Temperatur am Einlaß des Katalysators relativ niedrig und daher wird die NO_x-Reinigung an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators in Gang gesetzt und die Temperatur erhöht sich nicht so übermäßig wie im Fall der Kurve m bezüglich der stromaufwärtigen Seite des Katalysators, da keine übermäßige Reaktion auftritt. Selbst wenn die durchschnittliche Temperatur die gleiche bleibt, tritt, wenn die Temperatur am Einlaß des Katalysators hoch ist, nämlich leicht ein übermäßiger Temperaturanstieg auf und zur Vermeidung des übermäßigen Temperaturanstiegs, ist es vorzuziehen, die KW-Zufuhrmenge so zu bestimmen, daß der Temperatur (dem aktivierten Zustand) an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators Bedeu tung geschenkt wird. Angesichts des vorstehend beschriebenen Auswertungstests wird bei Vorliegen einer Temperaturverteilung in dem Katalysator, wenn das NO_x-Reinigungsvermögen der Gesamt heit des Katalysators mit einer Temperatur an einem Punkt des Katalysators als der stellvertretenden Temperatur der Gesamtheit des Katalysators geschätzt wird, die Kohlenwasserstoffzufuhrmen ge übermäßig oder zu gering. Entsprechend muß das NO_x Reinigungsvermögen der Gesamtheit des Katalysators aus den Tem peraturen des Katalysators an einer Vielzahl Stellen geschätzt werden. Weiter ist der Verteilungsgrad des Aktivierungszustands des Katalysators an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators, insbesondere die NO_x-Reinigungseigenschaft an der stromaufwärti gen Seite des Katalysators, die einen Einfluß auf die NO_x Reinigungseigenschaft der Gesamtheit des Katalysators bewirkt, beträchtlich. Entsprechend wurde herausgefunden, daß beim Be rechnen der Kohlenwasserstoffzufuhrmenge aus den Reinigungsver mögen für NO_x an einer Vielzahl Stellen des Katalysators, wenn ein Gewichtungsvorgang derart durchgeführt wird, daß der Vertei lungsgrad des Reinigungsvermögens für NO_x an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators Bedeutung geschenkt wird und daß die Koh lenwasserstoffzufuhrmenge aus den Reinigungsvermögen für NO_x an der Vielzahl der Stellen berechnet wird, die Kohlenwasserstoff zufuhrmenge genau bezüglich zahlreicher Laufzustände und zahl reicher Temperaturverteilungen des Katalysators berechnet werden kann.

Die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge wird durch die Regelschaltung 26 in Übereinstimmung mit der Berechnungsroutine zur Berechnung der Kohlenwasserstoffmenge der Fig. 7 berechnet. Die Routine startet zu jeder vorbestimmten Zeitspanne oder zu jedem vorbe stimmten Kurbelwinkel. Wenn die Routine gestartet wird, werden zuerst im Schritt 101 Signale eingelesen, die von den Abgastem peratursensoren 14, 15 und 16, dem Beschleunigungs- oder Gaspe dalsensor 27 und dem Motordrehzahlsensor 28 ausgegeben werden. Des weiteren wird im nächsten Schritt 102 die NO_x-Abgasmenge von dem Dieselmotor 11 aus einer nicht dargestellten Tabelle oder dergleichen auf der Grundlage der Ausgangssignale von dem Be schleunigungssensor 27 und dem Motordrehzahlsensor 28 berechnet, d. h. auf der Grundlage des Beschleunigungsöffnungsgrads und der Motordrehzahl.

Anschließend werden im Schritt 103 eine stromaufwärtsseitige Temperatur TA, eine zentrale Temperatur TB und eine stromab wärtsseitige Temperatur TC des Katalysators 13 aus den Ausgangs signalen der Abgastemperatursensoren 14, 15 und 16 erfaßt. Im nächsten Schritt 104 werden eine Kohlenwasserstoffzufuhrmenge HA, die der stromaufwärtsseitigen Temperatur des Katalysators TA entspricht, eine Kohlenwasserstoffzufuhrmenge HB, die der zen tralen Temperatur des Katalysators TB entspricht, und eine Koh lenwasserstoffzufuhrmenge HC, die der stromabwärtsseitigen Tem peratur des Katalysators TC entspricht, aus der Kohlenwasser stoffzufuhrmengentabelle bezüglich der Bezugs-NO_x-Abgasmenge (beispielsweise 10 g pro Stunde) berechnet, die in Fig. 8 ge zeigt ist. Die Werte HA, HB und HC, die auf diese Weise berech net werden, bilden Indizes, die die Reduzier- und Reinigungsver mögen für NO_x des Katalysators 13 an jeweiligen Stellen wiederge ben. Gemäß der Kohlenwasserstoffzufuhrmengentabelle im Fall der Bezugs-NO_x-Abgasmenge, die in Fig. 8 gezeigt ist, wird hier die NO_x-Reinigungseigenschaft bezüglich der Temperatur des Katalysa tors berücksichtigt. Die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge wird auf einen großen Wert bei einer Temperatur gesetzt, bei der die NO_x- Reinigungsrate hoch ist, während die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge auf einen kleinen Wert bei einer Temperatur gesetzt wird, bei der die NO_x-Reinigungsrate gering ist.

Des weiteren wird im nächsten Schritt 105 eine endgültige Koh lenwasserstoffzufuhrmenge HCTOTAL aus der NO_x-Abgasmenge, die im Schritt 102 berechnet worden ist, und den Kohlenwasserstoffzu fuhrmengen HA, HB und HC, die im Schritt 104 berechnet worden sind, in der folgenden Weise berechnet. Zunächst wird die Koh lenwasserstoffzufuhrmenge HA, die der stromaufwertigen Seite des Katalysators entspricht, durch einen Gewichtungsfaktor k1 multi pliziert, die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge HB, die dem mittleren Abschnitt des Katalysators entspricht, wird durch einen Gewich tungsfaktor k2 multipliziert, die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge HC, die der stromabwärtigen Seite des Katalysators entspricht, wird durch einen Gewichtungsfaktor k3 multipliziert, und die Er gebnisse der Multiplikationen werden aufsummiert als (k1 × HA + k2 × HB + k3 × HC). Der Wert der Summierung bildet einen Index, der ein Reduzier- und Reinigungsvermögen für NO_x der Gesamtheit des Katalysators 13 wiedergibt. Hier ist mit zunehmend stromauf wärtiger Lage eines Abschnitts des Katalysators der Gewichtungs faktor größer (k1 < k2 < k3), beispielsweise k1 = 0,5, k2 = 0,33, k3 = 0,17 (k1 + k2 + k3 = 1). Der Grund dafür liegt darin, daß mit zunehmend stromaufwärtiger Lage eines Abschnitts des Ka talysators der Verteilungsgrad des NO_x-Reinigungsvermögens größer wird, wie vorstehend beschrieben ist.

Der Wert, der durch Multiplizieren der Gewichtungsfaktoren mit den Kohlenwasserstoffzufuhrmengen und durch Aufsummieren der Er gebnisse dieser Multiplikationen in dieser Weise gebildet worden ist (k1 × HA + k2 × HB + k3 × HC), wird durch ein Verhältnis der NO_x-Abgasmenge, die im Schritt 102 berechnet worden ist, zur Be zugs-NO_x-Abgasmenge multipliziert. Dieser Vorgang dient zur Kor rektur, um die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge in Über einstimmung mit dem Verhältnis zu erhöhen, wenn die NO_x- Abgasmenge größer als die Bezugs- NO_x-Abgasmenge ist, und zur Korrektur, um die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zu verringern, wenn die NO_x- Abgasmenge kleiner als die Bezugs-NO_x-Abgasmenge ist.

Auf diese Weise wird die Kohlenwasserstoffzufuhrvorrichtung 17 durch die Regelschaltung 26 auf der Grundlage der endgültigen Kohlenwasserstoffzufuhrmenge HCTOTAL geregelt, die im Schritt 105 berechnet worden ist, wodurch eine richtige Menge an Kohlen wasserstoffen dem Katalysator 13 zugeführt wird. Die richtige Menge an Kohlenwasserstoffen kann immer dem Katalysator 13 zuge führt werden, der in zahlreichen Temperaturverteilungen und Ak tivierungszuständen unter zahlreichen Lauf zu ständen verwendet wird.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung eines Regelbeispiels unter Bezugnahme auf Zeitdiagramme der Fig. 9, wenn die Regelung beim Beschleunigen und Verzögern eines Fahrzeugs angewendet wird, wo durch Temperaturverteilungen in dem Katalysator 13 hervorgerufen werden. Wenn ein Fahrzeug damit beginnt, von einem Leerlaufzu stand (Fahrzeuggeschwindigkeit ist null) zu beschleunigen, wird die stromaufwärtsseitige Temperatur TA des Katalysators auf ein mal angehoben, die zentrale Temperatur TB des Katalysators wird aufgrund der thermischen Kapazitanz des Katalysators allmählich angehoben und die stromwärtsseitige Temperatur TC des Katalysa tors wird weiter allmählich angehoben, so daß daher die Tempera tur des Katalysators 13 an der stromaufwärtigen Seite stärker als an der stromabwärtigen Seite angehoben ist. Bezüglich der Kohlenwasserstoffzufuhrmengen HA, HB und HC, die den Werten TA, TB und TC über der Zeit entsprechen, die durch die Kohlenwasser stoffzufuhrmengentabelle im Falle der Bezugs-NO_x-Abgasmenge be rechnet werden, die durch Fig. 8 gezeigt ist, hat der Wert HA einen Spitzenwert in der vorderen Hälfte der Beschleunigung, der Wert HB hat einen Spitzenwert in der Mitte der Beschleunigung und der Wert HC hat einen Spitzenwert in der hinteren Hälfte der Beschleunigung. Da die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge derart berechnet wird, daß mit zunehmend stromaufwärtiger Lage eines Abschnitts des Katalysators die Gewichtungsfaktoren größer sind und mit den Werten HA, HB und HC multipliziert werden, nimmt entsprechend die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge einen großen Wert in der vorderen Hälfte der Beschleunigung an, in der der Wert HA einen Spitzenwert hat. In der Mitte der Be schleunigung, in der der Wert HB einen Spitzenwert hat, verrin gert sich, da der Wert HA stark verringert wird, auch die end gültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge. In der hinteren Hälfte der Beschleunigung, in der der Wert HC einen Spitzenwert hat, ver ringert sich, da der Wert HA weiter verringert wird, die endgül tige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge weiter.

Wenn ein Fahrzeug damit beginnt, von einer konstanten Fahrge schwindigkeit verzögert zu werden, fällt die stromaufwärtsseiti ge Temperatur TA des Katalysators auf einmal ab, die Temperatur TB in der Mitte des Katalysators fällt allmählich aufgrund der thermischen Kapazität des Katalysators 13 ab und die stromab wärtsseitige Temperatur TC des Katalysators fällt weiter allmäh lich, so daß daher die Temperatur des Katalysators 13 an der stromaufwärtigen Seite niedriger als an der stromabwärtigen Sei te wird. Bezüglich der Kohlenwasserstoffzufuhrmengen HA, HB und HC, die den Werten TA, TB und TC über der Zeit entsprechen, die aus der Kohlenwasserstoffzufuhrmengentabelle in dem Fall der Be zugs-NO_x-Abgasmenge berechnet werden, die in Fig. 8 gezeigt ist, hat der Wert HA einen Spitzenwert in der vorderen Hälfte der Verzögerung, der Wert HB hat einen Spitzenwert in der Mitte der Verzögerung und der Wert HC hat einen Spitzenwert in der hinte ren Hälfte der Verzögerung. Die endgültige Kohlenwasserstoffzu fuhrmenge wird durch Multiplizieren der Gewichtungsfaktoren mit den Werten HA, HB und HC derart berechnet, daß mit zunehmend stromaufwärtiger Lage eines Abschnitts des Katalysators der Ge wichtungsfaktor zunimmt, und daher hat die endgültige Kohlenwas serstoffzufuhrmenge einen großen Wert in der vorderen Hälfte der Verzögerung. In der Mitte der Verzögerung, in der der Wert HB einen Spitzenwert hat, verringert sich die endgültige Kohlenwas serstoffzufuhrmenge, da der Wert HA stark verringert wird. In der hinteren Hälfte der Verzögerung, in der der Wert HC einen Spitzenwert hat, ist der Wert HA nahezu Null und daher ist die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge weiter verringert.

Wenn auf diese Weise die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge durch Multiplizieren der Gewichtungsfaktoren mit den Kohlenwas serstoffzufuhrmengen HA, HB und HC, die den Temperaturen TA, TB und TC an den jeweiligen Stellen des Katalysators 13 entspre chen, derart berechnet wird, daß mit zunehmend stromabwärtiger Lage eines Abschnitt des Katalysators der Gewichtungsfaktor grö ßer wird, kann daher eine richtige Menge an Kohlenwasserstoffen jederzeit dem Katalysator 13 zugeführt werden, der in zahlrei chen Temperaturverteilungen und Aktivierungszuständen unter zahlreichen Laufzuständen verwendet wird, wodurch die Reini gungsrate für NO_x gefördert werden kann, und des weiteren können Kraftstoffkosten verringert werden, indem Kohlenwasserstoffe verringert werden, die in einem unreagiertem Zustand ausgelassen werden. Auch das Vergiften des Katalysators bei niedriger Tempe ratur und ein übermäßiger Anstieg der Temperatur kann vermieden werden.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Gemäß der Berechnungsroutine zur Berechnung der Kohlenwasser stoffzufuhrmenge der Fig. 7 werden die Kohlenwasserstoffzufuhr mengen HA, HB und HC aus der Kohlenwasserstoffzufuhrmengentabel le im Fall der Bezugs-NO_x-Abgasmenge im Schritt 104 berechnet, die in Fig. 8 gezeigt ist, und die endgültige Kohlenwasserstoff zufuhrmenge wird durch den Multipliziervorgang mit den Gewich tungsfaktoren und den Addiervorgang im Schritt 105 berechnet. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden jedoch, wie durch Fig. 10 gezeigt ist, die Werte für HA, HB und HC aus der Kohlen wasserstoffzufuhrmengentabelle bezüglich der stromaufwärtigen Seite des Katalysators, des mittleren Abschnitts des Katalysa tors und der stromabwärtigen Seite des Katalysators berechnet, die durch vorheriges Multiplizieren von Gewichtungsfaktoren mit dem Kohlenwasserstoffzufuhrmengen eingerichtet worden sind, und die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge wird durch die fol gende Gleichung berechnet.

Endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge = (HA+HB+HC) × (NO_x- Abgasmenge/Bezugs-NO_x-Abgasmenge

Dieselbe Wirkung wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann auf diese Weise vorgesehen werden.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Obwohl beim ersten Ausführungsbeispiel und beim zweiten Ausfüh rungsbeispiel die Reduzier- und Reinigungsvermögen für NO_x an den jeweiligen Stellen des Katalysators 13 berechnet werden, indem die Vermögen durch die Kohlenwasserstoffzufuhrmengen wiedergege ben werden, werden gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wie durch Fig. 11 und Fig. 12 gezeigt ist, die Reduzier- und Reini gungsvermögen für NO_x an den jeweiligen Stellen des Katalysators 13 berechnet, indem die Vermögen durch die Katalysatortemperatu ren TA, TB und TC wiedergegeben werden, eine Gewichtung derart ausgeführt wird, daß der Verteilungsgrad der Katalysatortempera tur an einer stromaufwärtsseitigen Stelle groß gemacht ist, wo bei eine Temperatur, die eine Gesamtheit des Katalysators 13 wiedergibt (nachfolgend als "stellvertretende Katalysatortempe ratur" bezeichnet), geschätzt wird und die endgültige Kohlenwas serstoffzufuhrmenge auf der Grundlage der stellvertretenden Ka talysatortemperatur und des Laufzustands des Motors berechnet wird.

Die Berechnung der endgültigen Kohlenwasserstoffzufuhrmenge wird in Übereinstimmung mit einer Berechnungsroutine zum Berechnen einer Kohlenwasserstoffzufuhrmenge der Fig. 11 ausgeführt. Die Vorgänge von Schritt 201 bis Schritt 203 der Routine sind gleich wie diejenigen beim ersten Ausführungsbeispiel und durch diese Vorgänge wird die NO_x-Abgasmenge von dem Dieselmotor 11 auf der Grundlage des Beschleuniger- oder Gaspedalöffnungsgrads und der Motordrehzahl berechnet, wobei die stromaufwärtsseitige Tempera tur TA, die mittlere Temperatur TB und die stromabwärtsseitige Temperatur TC des Katalysators 13 erfaßt werden. Des weiteren wird im Schritt 204 die stellvertretende Katalysatortemperatur aus den Temperaturen TA, TB und TC an den jeweiligen Stellen des Katalysators 13 wie folgt berechnet.

Zunächst wird ein Gewichtungsfaktor k1 mit der stromaufwärtssei tigen Temperatur TA des Katalysators multipliziert, der Gewich tungsfaktor k2 wird mit der mittleren Temperatur TB des Kataly sators multipliziert, der Gewichtungsfaktor 3 wird mit der stromabwärtsseitigen Temperatur TC des Katalysators multipli ziert und die multiplizierten Werte werden aufsummiert, wodurch die stellvertretende Katalysatortemperatur berechnet wird.

Stellvertretende Katalysatortemperatur = k1 × TA + k2 × TB + k3 × TC.

Mit zunehmend stromaufwärtiger Lage eines Abschnitts des Katalysa tors wird ein größerer Gewichtungsfaktor gesetzt, beispielsweise k1 = 0,5, k2 = 0,33, k3 = 0,17 (k1 + k2 + k3 = 1). Die stellver tretende Katalysatortemperatur bildet einen Index, der das Redu zier- und Reinigungsvermögen für NO_x der Gesamtheit des Katalysa tors 13 wiedergibt.

Des weiteren wird in dem folgenden Schritt 205 die Kohlenwasser stoffzufuhrmenge HC₀, die der stellvertretenden Katalysatortempe ratur entspricht, aus der Kohlenwasserstoffzufuhrmengentabelle in dem Fall der Bezugs-NO_x-Abgasmenge berechnet, die durch Fig. 8 gezeigt ist. Danach wird im Schritt 206 die endgültige Kohlen wasserstoffzufuhrmenge HCTOTAL berechnet, indem die Kohlenwas serstoffzufuhrmenge HC₀ mit einem Verhältnis der NO_x-Abgasmenge, die im Schritt 202 berechnet worden ist, zu der Bezugs-NO_x- Abgasmenge multipliziert wird.

HCTOTAL = HC₀ × (NO_x-Abgasmenge/Bezugs-NO_x-Abgasmenge).

Als nächstes wird eine Erläuterung eines Regelbeispiels in Bezug auf Zeitdiagramme der Fig. 12 angegeben, wenn die Regelung des dritten Ausführungsbeispiels beim Beschleunigen und Verzögern eines Fahrzeugs angewendet wird, wodurch eine Temperaturvertei lung in dem Katalysator 13 hervorgerufen wird. Wenn ein Fahrzeug damit anfängt, aus einem Leerlaufzustand (Fahrzeuggeschwindigkeit ist Null) zu beschleunigen, wird die stromaufwärtsseitige Temperatur TA des Katalysators auf einmal angehoben, die mittige Temperatur TB des Katalysators wird auf grund der thermischen Kapazitanz des Katalysators allmählich an gehoben, die stromabwärtsseitige Temperatur TC des Katalysators wird weiter allmählich angehoben und entsprechend wird die Tem peratur des Katalysators 13 an der stromaufwärtigen Seite höher als an der stromabwärtigen Seite. Die stellvertretende Kataly satortemperatur wird vergleichsweise schnell angehoben und die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge wird entsprechend schnell erhöht.

Wenn das Fahrzeug damit beginnt, aus einer konstanten Fahrge schwindigkeit verzögert zu werden, fällt die stromabwärtsseitige Temperatur TA des Katalysators schnell ab, die mittige Tempera tur TB des Katalysators fällt aufgrund der thermischen Kapa zitanz des Katalysators 13 allmählich ab, die stromabwärtsseiti ge Temperatur TC des Katalysators fällt weiter allmählich ab und daher ist die Temperatur des Katalysators an der stromaufwärti gen Seite niedriger als an der stromabwärtigen Seite. Selbst wenn die stromaufwärtsseitige Temperatur TA des Katalysators niedrig wird, sind die mittige Temperatur TB des Katalysators und die stromabwärtsseitige Temperatur TC des Katalysators nach wie vor hoch und daher fällt die stellvertretende Katalysator temperatur gradueller als die stromaufwärtsseitige Temperatur TA des Katalysators wobei die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhr menge auch graduell verringert wird.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel wird die stellvertretende Katalysatortemperatur berechnet, indem der Gewichtungsvorgang derart durchgeführt wird, daß der Vertei lungsgrad der Katalysatortemperatur an der stromaufwärtsseitigen Lage groß eingerichtet wird. Auf diese Weise kann die Tempera tur, die die NO_x-Reinigungseigenschaft der Gesamtheit des Kataly sators 13 wiedergibt, anstelle der durchschnittlichen Kataly satortemperatur bezüglich der thermischen Energie berechnet wer den. Durch Bestimmen der endgültigen Kohlenwasserstoffzufuhrmen ge aus der stellvertretenden Katalysatortemperatur und dem Lauf zustand des Motors kann ähnlich wie beim ersten Ausführungsbei spiel und beim zweiten Ausführungsbeispiel eine richtige Menge an Kohlenwasserstoffen jederzeit dem Katalysator 13 zugeführt werden, der in zahlreichen Temperaturverteilungen und Aktivie rungszuständen und unter zahlreichen Laufzuständen verwendet wird, wodurch die Reinigungsrate für NO_x gefördert werden kann und die Kraftstoffkosten verringert werden können, indem die Kohlenwasserstoffe verringert werden, die in einem unreagiertem Zustand ausgelassen werden.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Obwohl beim ersten Ausführungsbeispiel, beim zweiten Ausfüh rungsbeispiel und beim dritten Ausführungsbeispiel die Kohlen wasserstoffzufuhrmenge in Übereinstimmung mit der Temperaturver teilung des Katalysators richtig gemacht wird, wird gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, das durch die Fig. 13 und 14 ge zeigt ist, die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge passend in Überein stimmung mit einem Anstieg der NO_x-Abgasmenge aufgrund einer Ver zögerung der EGR-Regelung (Abgasrückführregelung) beim Beschleu nigen gemacht.

Zunächst wird eine Erläuterung der EGR-Regelung in einem Über gangsbetrieb eines Motors unter Bezugnahme auf Fig. 15 angege ben. Wenn ein Fahrzeug damit anfängt, aus einem Leerlaufzustand (Geschwindigkeit ist Null) zu beschleunigen, wird die tatsächli che EGR-Rate niedriger als die Soll-EGR-Rate, die aus einem sta tionären Laufzustand berechnet wird, und entsprechend ist bezüg lich der NO_x-Abgaskonzentration die aktuelle Konzentration höher als die Sollkonzentration. Der Grund dieses Phänomens, bei dem die tatsächliche EGR-Rate niedriger als die Soll-EGR-Rate beim Beschleunigen eines Fahrzeugs wird, scheint in einer Verzögerung eines betrieblichen Ansprechens des Regelventils 25 und des EGR-Ventils 24 in der EGR-Vorrichtung 30, einer Verzögerung der Strömung des EGR-Gases, das durch das EGR-Rohr 23 tritt, und ei ner Verzögerung bezüglich der Regelung zur Aufrechterhaltung der Stabilität der EGR-Regelung in der EGR-Vorrichtung 3 zu liegen, die in Fig. 1 gezeigt ist. Andererseits wird beim Verzögern ei nes Fahrzeugs die tatsächliche EGR-Rate so geregelt, daß sie na hezu Null ist, die der Soll-EGR-Rate entspricht, obwohl sie durch eine geringfügige Verzögerung begleitet wird. Die Verzöge rung scheint nur dadurch hervorgerufen zu werden, daß eine An sprechverzögerung beim Schließen des EGR-Ventils 24 auftritt. Entsprechend ist beim Verzögern eines Fahrzeugs nahezu kein An stieg der NO_x-Abgasmenge vorhanden, die durch die Verzögerung der EGR-Regelung hervorgerufen wird, während der Anstieg der NO_x- Abgasmenge problematisch wird, die durch eine Verzögerung der EGR-Regelung beim Beschleunigen eines Fahrzeugs hervorgerufen wird.

Daher wird gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die Kohlenwas serstoffzufuhrmenge durch eine Berechnungsroutine zum Berechnen einer Kohlenwasserstoffzufuhrmenge, die in Fig. 13 gezeigt ist, korrigiert, um beim Beschleunigen anzusteigen, wobei zum weite ren Fördern der Genauigkeit der Korrektur des Anstiegs der Koh lenwasserstoffzufuhrmenge die Rate eines Anstiegs beim Start der Beschleunigung eines Fahrzeugs verstärkt wird und die Rate eines Anstiegs korrigiert wird, um in Übereinstimmung mit einem Ver streichen einer Zeit sich zu verringern. Dieser Vorgang wird un ter Berücksichtigung einer Absenkung der tatsächlichen NO_x Abgaskonzentration ausgeführt, da die Verzögerung der EGR-Regelung mit dem Verstreichen der Zeit vom Beginn der Beschleu nigung verschwindet.

Eine Erläuterung des Inhalts der Verarbeitungsschritte der Be rechnungsroutine zum Berechnen der Kohlenwasserstoffzufuhrmenge der Fig. 13 zur Durchführung einer Anstiegskorrektur wird nun angegeben. Die Routine wird auch zu jeder vorbestimmten Zeit oder zu jedem vorbestimmten Kurbelwinkel gestartet. Wenn die Routine gestartet ist, wird zunächst im Schritt 300 die Routine der Fig. 7 oder der Fig. 11 ausgeführt, wobei die Reduzier- und Reinigungsvermögen für NO_x an einer Vielzahl von Stellen des Ka talysators 3 geschätzt werden, die Gewichtung derart ausgeführt wird, daß der Verteilungsgrad des Reduzier- und Reinigungsvermö gens für NO_x an der stromaufwärtigen Stelle vergrößert ist, wo durch das Reduzier- und Reinigungsvermögen für NO_x der Gesamtheit des Katalysators 13 geschätzt wird und die Kohlenwasserstoffzu fuhrmenge (die endgültige Kohlenwasserstoffzufuhrmenge HCTOTAL), die dem Katalysator 13 zuzuführen ist, wird aus dem geschätzten Wert berechnet. Im übrigen kann die endgültige Kohlenwasser stoffzufuhrmenge durch das Verfahren des zweiten Ausführungsbei spiels berechnet werden.

Des weiteren wird im nächsten Schritt 301 eine Drehzahlanstiegs rate W aus einer Veränderungsrate des Signals von dem Motordreh zahlsensor 28 berechnet, im nächsten Schritt 302 wird die Dreh zahlanstiegsrate W mit einer vorbestimmten Drehzahlanstiegsrate W₀ verglichen, um zu bestimmen, ob ein Fahrzeug in einem Be schleunigungszustand ist oder nicht, und wenn W W₀ ist, wird bestimmt, daß das Fahrzeug nicht in einem Beschleunigungszustand ist, wobei die Routine ohne die Durchführung der weiteren Verar beitungsschritte beendet wird. Wenn W < W₀ im Schritt 302 ist, wird bestimmt, daß das Fahrzeug in einem Beschleunigungszustand ist, und der Vorgang schreitet zu Schritt 303 voran, in dem be stimmt wird, ob ein Zeitgeber zum Messen einer Anstiegskorrek turzeit, der später erläutert wird, in Betrieb ist oder nicht. Wenn er betrieben wird, geht der Vorgang zu Schritt 305 über, wenn er nicht betrieben wird, geht der Vorgang zu Schritt 305 über, nach dem im Schritt 304 W1 = W bestimmt worden ist.

Im Schritt 305 wird zum Bestimmen, ob eine weitere schnelle Be schleunigung nach dem Starten mit der Korrektur zu einem Anstieg der Kohlenwasserstoffzufuhrmenge zum Starten der Beschleunigung eines Fahrzeugs durchgeführt wird oder nicht, die Drehzahlan stiegsrate W mit W1 verglichen, und wenn W < W1 ist, wird be stimmt, daß die stärkere Beschleunigung nicht ausgeführt wird und der Vorgang geht zu Schritt 306 über. Wenn der Zeitgeber zum Messen der Anstiegskorrekturzeit gestartet wird oder bereits ge startet worden ist, wird der Zeitmeßvorgang fortgesetzt und der Vorgang geht zu Schritt 309 über. Wenn W < W1 im Schritt 305 ist, wird bestimmt, daß die weiter starke Beschleunigung ausge führt wird, wobei die Drehzahlanstiegsrate W als W1 = W im Schritt 307 gesetzt wird, der Zeitgeber zurückgesetzt wird und im Schritt 308 erneut gestartet wird, wobei der Vorgang zu Schritt 309 übergeht. Auf diese Weise wird, wenn die starke Be schleunigung nach dem Starten der Korrektur zum Anstieg der Koh lenwasserstoffzufuhrmenge ausgeführt wird, die Anstiegskorrek turzeit von einem Zeitpunkt gemessen, zu dem die Beschleunigung gestartet wird.

Im Schritt 309 wird bestimmt, ob ein Zeitgeber zum Messen einer Korrekturanstiegszeit ein Verstreichen einer vorbestimmten Zeit spanne anzeigt, um zu bestimmen, ob eine Zeitspanne, die zur An stiegskorrektur beim Beschleunigen notwendig ist, verstrichen ist. Wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird bestimmt, daß die Anstiegskorrektur der endgültigen Kohlenwasserstoffzu fuhrmenge nicht notwendig ist und der Vorgang geht zu Schritt 301 über, wobei der Zeitgeber zum Messen der Anstiegskorrektur zeitspanne gestoppt wird und die Routine beendet wird.

Wenn andererseits im Schritt 309 der Zeitgeber zum Messen einer Anstiegskorrekturzeitspanne nicht das Verstreichen der vorbe stimmten Zeit anzeigt (d. h. der Zeitgeber ist in Betrieb), geht der Vorgang zu Schritt 311 über und die endgültige Kohlenwasser stoffzufuhrmenge HCTOTAL wird korrigiert, um anzusteigen, indem ein Korrekturfaktor k5 mit der endgültigen Kohlenwasserstoffzu fuhrmenge HCTOTAL multipliziert wird, der im Schritt 300 berech net worden ist. Hier verringert sich der Anstiegskorrekturfaktor k5 in Übereinstimmung mit einem Verstreichen der Anstiegskorrek turzeit, beispielsweise wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird er mit einer derartigen Eigenschaft eingerichtet, daß der Faktor zu 1,0 wird (d. h. es erfolgt keine Korrektur), nachdem ungefähr 3 Se kunden verstrichen sind. Der Grund dafür liegt darin, daß die Verzögerung der EGR-Regelung am größten unmittelbar nach dem Start der Beschleunigung ist und danach verringert wird. Nach dem Korrigieren der endgültigen Kohlenwasserstoffzufuhrmenge im Schritt 311 wird die Routine beendet.

Gemäß dem vorstehend erläuterten vierten Ausführungsbeispiel wird in einem Laufzustand, bei dem der Dieselmotor von einer niedrigen Drehung zu einer hohen Drehung beschleunigt wird, die Menge der Zufuhr an Kohlenwasserstoffen zu dem Katalysator 13 so korrigiert, daß sie ansteigt. Selbst wenn die Konzentration von NO_x, das aus dem Dieselmotor 11 ausgelassen wird, durch die Ver zögerung der EGR-Regelung beim Beschleunigen des Motors an steigt, kann das NO_x-Reinigungsvermögen des Katalysators 13 ge fördert werden und die NO_x-Emission kann verringert werden. Wei ter wird die Anstiegsrate der Kohlenwasserstoffzufuhrmenge kor rigiert, um sich in Übereinstimmung mit dem Verstreichen der Zeit vom Start einer Beschleunigung zu verringern, und daher kann die Kohlenwasserstoffmenge richtig in Übereinstimmung mit dem Abfall der Abgaskonzentration von NO_x aufgrund des Verstrei chens der Zeit nach dem Start der Beschleunigung korrigiert wer den, wobei die Kraftstoffkosten verringert werden können, indem die Kohlenwasserstoffe verringert werden, die in einem unrea gierten Zustand ausgelassen werden, während die Reinigungsrate für NO_x gefördert wird.

Obwohl bei der Regelung der Fig. 13 die Kohlenwasserstoffzufuhr menge hier in Übereinstimmung mit der Temperaturverteilung des Katalysators mit irgendeinem der Berechnungsverfahren des ersten Ausführungsbeispiels, des zweiten Ausführungsbeispiels und des dritten Ausführungsbeispiels berechnet wird, kann die Kohlenwas serstoffzufuhrmenge auf der Grundlage der Temperatur des Kataly sators an einem Punkt, beispielsweise der Einlaßtemperatur oder der Auslaßtemperatur oder dergleichen des Katalysators 13 be rechnet werden. Auch in diesem Fall kann mit dem Anstieg der NO_x- Abgaskonzentration, die durch die Verzögerung der EGR-Regelung hervorgerufen wird, die beim Beschleunigen auftritt, wirkungs voll umgegangen werden, indem korrigiert wird, um die Kohlenwas serstoffzufuhrmenge zu vergrößern, und das beim Beschleunigen ausgelassene NO_x kann stärker als bei dem herkömmlichen Motor verringert werden.

Andere Ausführungsbeispiele

Wohl bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Ausführungsbei spielen die Katalysatortemperatur an drei Abschnitten der strö mungsaufwärtigen Seite, des mittleren Abschnitts und der strö mungsabwärtigen Seite des Katalysators 13 erfaßt wird, kann die Katalysatortemperatur an nur zwei Abschnitten der strömungsauf wärtigen Seite und der strömungsabwärtigen Seite oder an vier Abschnitten oder mehr erfaßt werden. Obwohl gemäß den vorstehend beschriebenen jeweiligen Ausführungsbeispielen die NO_x-Abgasmenge von dem Dieselmotor 11 auf der Grundlage des Gaspedalöffnungs grades und der Motordrehzahl berechnet wird, kann des weiteren die NO_x-Abgasmenge unter Verwendung von Parametern des Laufzu stands des Motors berechnet werden, wie beispielsweise einer Einlaßmenge, eines Einlaßrohrdrucks, einer Kraftstoffeinspritz menge und dergleichen, die sich von dem Gaspedalöffnungsgrad und der Motordrehzahl unterscheiden. Obwohl Kraftstoff (leichtes Öl) als Kohlenwasserstoffe zur Zufuhr zum Katalysator 13 bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Ausführungsbeispielen ver wendet wird, können flüssige Kohlenwasserstoffe wie beispiels weise Kerosin und dergleichen oder gasförmige Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Propan und dergleichen verwendet werden.

Eine NO_x-Abgasmenge von einem Dieselmotor 11 wird auf der Grund lage von Signalen von einem Gaspedalsensor 27 und einem Dreh zahlsensor 28 berechnet. Eine stromaufwärtsseitige Temperatur TA, eine mittige Temperatur TB und eine stromabwärtsseitige Tem peratur TC eines Katalysators 13 werden erfaßt, so daß eine Koh lenwasserstoffzufuhrmenge HA, die der stromaufwärtsseitigen Tem peratur entspricht, die Kohlenwasserstoffzufuhrmenge HB, die der mittigen Temperatur entspricht, und die Kohlenwasserstoffzufuhr menge HC, die der stromabwärtsseitigen Temperatur entspricht, aus einer Kohlenwasserstoffzufuhrmengentabelle für den Fall ei ner Bezugs-NO_x-Abgasmenge berechnet werden. Gewichtungsfaktoren k1-k3, die größere Werte an der strömungsaufwärtigen Seite des Katalysators haben, werden verwendet, um eine endgültige Kohlen wasserstoffzufuhrmenge HCTOTAL für den Katalysator zu berechnen.

Claims

1. Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine mit folgen dem:
einem Katalysator (13), der an einem Abgaskanal (12) einer Brennkraftmaschine (11) zum Reduzieren und Reinigen von Stickoxiden in einem Abgas angeordnet ist;
einer Katalysatortemperaturbestimmungseinrichtung (14, 15, 16, 103, 203) zum Erfassen oder Schätzen von Temperaturen des Katalysators an einer Vielzahl Stellen;
einer Laufzustandserfassungseinrichtung (27, 28, 29) zum Erfas sen eines Laufzustands der Brennkraftmaschine;
einer Kohlenwasserstoffzufuhreinrichtung (17, 19) zur Zufuhr von Kohlenwasserstoffen zum Katalysator als ein Reduziermittel für Stickoxide; und
einer Regeleinrichtung (26) zum Regeln der Kohlenwasserstoffzu fuhreinrichtung, indem Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide des Katalysators an der Vielzahl der Stellen auf der Grundlage von Informationen geschätzt werden, die von der Katalysatortemperaturbestimmungseinrichtung und der Laufzustandserfassungseinrichtung vorgesehen sind, wobei ein Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide bezüglich einer Gesamtheit des Katalysators geschätzt wird, indem die Reduzier- und Reinigungsvermögen derart gewichtet werden, daß die Verteilungsgrade der Reduzier- und Reinigungsvermö gen für Stickoxide an stromaufwärtigen Stellen vergrößert sind, und indem eine Menge der Zufuhr der Kohlenwasserstoffe zur Zufuhr zum Katalysator aus einem geschätzten Wert be rechnet wird, der aus dem Schätzvorgang abgeleitet wird.

2. Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schätzen des Reduzier- und Reinigungsvermögens für Stickoxide bezüglich der Gesamtheit des Katalysators die Rege leinrichtung (26, Fig. 7 und 13) das Reduzier- und Reinigungs vermögen für Stickoxide bezüglich der Gesamtheit des Katalysa tors berechnend, indem die Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide an der Vielzahl der Stellen aufsummiert werden, die derart gewichtet sind, daß die Verteilungsgrade der Reduzier- und Reinigungsvermögen für Stickoxide an stromaufwärtigen Stel len erhöht sind.

3. Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (26, Fig. 7 und 13) die Reduzier- und Rei nigungsvermögen für Stickoxide berechnet, indem die Reduzier- und Reinigungsvermögen durch die Menge der Zufuhr der Kohlenwas serstoffe wiedergegeben werden.

4. Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (26, Fig. 11 und 13) die Reduzier- und Rei nigungsvermögen für Stickoxide berechnet, indem die Reduzier- und Reinigungsvermögen durch eine Temperatur des Katalysators wiedergegeben werden, wobei eine Temperatur geschätzt wird, die die Gesamtheit des Katalysators wiedergibt, indem die Reduzier- und Reinigungsvermögen derart gewichtet werden, daß die Vertei lungsgrade der Temperaturen des Katalysators an den stromaufwär tigen Stellen vergrößert sind, und wobei die Menge der Zufuhr der Kohlenwasserstoffe, die dem Katalysator zuzuführen sind, auf der Grundlage der stellvertretenden Katalysatortemperatur und ei nes erfaßten Ergebnisses der Laufzustandserfassungseinrichtung berechnet wird.

5. Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine mit folgen dem:
einer Abgasrückführvorrichtung (30) zum Rezirkulieren eines Teils eines Abgases einer Brennkraftmaschine (11) zu einem Einlaßsystem (22);
einem Katalysator (13), der an einem Abgaskanal (12) einer Brennkraftmaschine zum Reduzieren und Reinigen von Stickoxi den in dem Abgas angeordnet ist;
einer Kohlenwasserstoffzufuhreinrichtung (17-19) zur Zufuhr von Kohlenwasserstoffen zum Katalysator als ein Reduziermittel für Stickoxide; und
einer Regeleinrichtung (26, Fig. 13) zum Regeln der Kohlenwas serstoffzufuhreinrichtung, indem korrigiert wird, um eine Menge der Zufuhr der Kohlenwasserstoffe zum Katalysator zu erhöhen, wenn die Brennkraftmaschine angetrieben wird, um zu beschleunigen.

6. Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine nach An spruch 5, dadurch gekennzeichnet daß, bei der Korrektur, um die Menge der Zufuhr der Kohlenwasserstof fe zum Katalysator beim Antrieb zur Beschleunigung der Brenn kraftmaschine zu erhöhen, die Regeleinrichtung eine Anstiegsrate beim Start der Beschleunigung der Brennkraftmaschine erhöht und die Anstiegsrate mit einem Verstreichen einer Zeitspanne verrin gert, seitdem die Brennkraftmaschine zu einem Beschleunigen ge startet worden ist.