DE19823210C2

DE19823210C2 - Reinigungsvorrichtung für Motorabgas

Info

Publication number: DE19823210C2
Application number: DE1998123210
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Yamashita; Toshiaki Tanaka; Shinichi Takeshima; Shinya Hirota; Eiji Iwasaki; Kouji Yoshizaki; Nobumoto Ohashi; Kazuhiro Itoh
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: DE19823210A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Motorabgas.

Das Verhältnis der gesamten Luftmenge, die der Ansaug leitung, der Verbrennungskammer und der Auspuffleitung eines Motors stromaufwärts von einer bestimmten Position in der Auspuffleitung zugeführt wird, zur gesamten Kraftstoffmenge, die der Ansaugleitung, der Verbrennungs kammer und der Auspuffleitung stromaufwärts von dieser Position zugeführt wird, wird als Luft-Kraftstoff verhältnis des Abgases bezeichnet, das durch diese Position strömt. Bei einem Motor mit einem in der Auspuffleitung angeordneten NO_x-Absorber wird von dem NO_x-Absorber bekanntlich NO_x absorbiert, wenn eine magere Luft-Kraftstoffmischung verbrannt wird, und wird das absorbierte NO_x freigeben, wenn die Sauerstoff konzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird. In dem Motor wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NO_x-Absorber strömt, zeitweise fett gemacht, um dadurch das absorbierte NO_x von dem NO_x- Absorber freizugeben und das NO_x zu reduzieren.

Allerdings enthalten sowohl der Kraftstoff als auch das Schmieröl und somit auch das Abgas eine schwefelhaltige Komponente, beispielsweise SO_x. Der NO_x-Absorber absorbiert das SO_x zusammen mit dem NO_x in Form von SO₄ ^2-. Das SO_x wird von dem NO_x-Absorber normalerweise auch dann nicht freigegeben, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases angefettet wird. Somit nimmt die Menge an in dem NO_x-Absorber absorbierten SO_x allmählich zu. Wenn die Menge an SO_x in dem NO_x-Absorber ansteigt, wird jedoch die NO_x-Absorptionsfähigkeit des NO_x- Absorbers allmählich geringer, bis der NO_x-Absorber kaum noch NO_x absorbieren kann.

Der NO_x-Absorber kann das absorbierte SO_x zum Beispiel in Form von SO₂ freigeben, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Abgases niedriger wird und die Temperatur des NO_x-Absorbers höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x ist. So offenbart die JP 6-088518 A eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor, in dem das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x- Absorber strömt, zeitweise fett gemacht wird, wenn die Temperatur des NO_x-Absorbers höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x ist.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung enthält keine Vorrichtung zur Erwärmung des NO_x-Absorbers, wie beispielsweise ein elektrisches Heizgerät. Somit ist die Temperatur des NO_x-Absorbers beispielsweise nur dann höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x, wenn die Motor last hoch ist. Wenn der Motor jedoch mit hoher Last betrieben wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases hoch, das durch den NO_x-Absorber strömt, das heißt, die Kontaktdauer zwischen dem Abgas und dem NO_x- Absorber ist kurz. Solange die Kontaktdauer kurz ist, ist die SO_x-Freigaberate des NO_x-Absorbers relativ niedrig und wird das SO_x somit auch dann nicht ausreichend von dem NO_x-Absorber freigegeben, wenn das Luft-Kraftstoff verhältnis des einströmenden Abgases fett gemacht wird und die Temperatur des NO_x-Absorbers höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x ist. Wenn die Kontakt dauer kurz ist, muss nämlich das Luft-Kraftstoff verhältnis des Abgases, das in den NO_x-Absorber strömt, für eine lange Zeit fett gemacht werden, damit das SO_x von dem NO_x-Absorber ausreichend freigegeben wird.

Die US 5,473,890 umgeht dieses Problem, indem sie eine Abgasreinigungsvorrichtung vorschlägt, in der strom aufwärts von dem NO_x-Absorber ein separater SO_x-Absorber angeordnet ist, der das SO_x auffängt, bevor es zu dem NO_x-Absorber gelangt. Die NO_x-Absorptionsfähigkeit des NO_x-Absorbers wird daher nicht durch absorbiertes SO_x beeinträchtigt. Das SO_x wird dann zu gegebener Zeit auf übliche Weise durch Einstellen eines fetten Luft- Kraftstoffverhältnisses freigegeben.

Die DE 195 22 165 A1 beschreibt dagegen eine Abgas reinigungsvorrichtung, die ohne zusätzlichen SO_x-Absorber auskommt und den NO_x-Absorber durch aktive Erhöhung der Auspuffgastemperatur von Schwefeloxiden befreit. Die Erwärmung kann unter anderem durch Ändern der Strömungs geschwindigkeit des Auspuffgases erfolgen. Dazu wird ein in der Auspuffleitung angeordnetes Drosselventil betätigt, bis die Temperatur des NO_x-Absorbers eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat, die das ordnungsgemäße Entfernen der Schwefeloxide erlaubt. Anschließend wird das Drosselventil wieder geöffnet, um den NO_x-Absorber gerade bei der vorbestimmten Temperatur zu halten, und wird stromaufwärts vom NO_x-Absorber Sekundärkraftstoff eingespritzt, um auf diese Weise die Stickoxide zu verbrennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Motors zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, die von einem Schwefelabsorber absorbierte, schwefelhaltige Komponente schnell und ausreichend freizugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 11 gelöst.

Ein genaueres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungs beispiele der Erfindung. Dabei wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Folgendes zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine Ansicht eines Motors;

Fig. 2 ein Diagramm, das die grundlegende Kraftstoff einspritzzeit zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das schematisch die Konzentration von unverbranntem HC, CO und Sauerstoff in dem Motorabgas zeigt;

Die Fig. 4A und 4B die NO_x-Absorptions- und Freigabe funktion des NO_x-Absorbers;

Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Steuerung des SO_x-Freigabe betriebs;

Fig. 6 ein Diagramm, das die NO_x-Absorbertemperatur TEXN veranschaulicht;

die Fig. 7A und 7B Diagramme, die die Strömungs geschwindigkeit SVN veranschaulichen;

Fig. 8 ein Flussdiagramm zur Steuerung des NO_x-Freigabe betriebs;

die Fig. 9A und 9B Diagramme, die die Einströmmenge FN von NO_x zeigen;

die Fig. 10A und 10B Diagramme, die den NO_x-Freigabe betrag DN veranschaulichen;

Fig. 11 ein Flussdiagramm zur Berechnung der Kraftstoff einspritzzeit TAU;

Fig. 12 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Verhältnisse zwischen der Menge an von dem NO_x-Absorber freigegebenem SO_x und der Strömungsgeschwindigkeit;

Fig. 13 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Verhältnisse zwischen der Menge an von dem NO_x-Absorber freigegebenem NO_x und der Strömungsgeschwindigkeit;

Fig. 14 eine allgemeine Ansicht eines Motors gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 ein Diagramm, das die Öffnung VS des Abgas steuerventils veranschaulicht;

Fig. 16 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Menge des Kraftstoffes, der sekundär eingespritzt werden soll, zur Ausführung des SO_x-Freigabebetriebs;

Fig. 17 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Menge an Kraftstoff, die sekundär eingespritzt werden soll, zur Ausführung des NO_x-Freigabebetriebs;

Fig. 18 und 19 ein Flussdiagramm zur Steuerung des SO_x-Freigabebetriebs gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 14;

Fig. 20 ein Flussdiagramm zur Steuerung des NO_x- Freigabebetriebs gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 14;

Fig. 21 eine allgemeine Ansicht eines Motors gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 22 und 23 ein Flussdiagramm zur Steuerung des SO_x-Freigabebetriebs gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 21.

Fig. 1 zeigt einen Fall, in dem die vorliegende Erfindung auf einen Ottomotor angewandt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Motorblock, 2 bezeichnet einen Kolben, 3 bezeichnet eine Verbrennungskammer, 4 bezeichnet eine Zündkerze, 5 bezeichnet ein Einlassventil, 6 bezeichnet eine Einlass öffnung, 7 bezeichnet ein Auslassventil und 8 bezeichnet eine Auslassöffnung. Die Einlassöffnungen 6 eines jeden Zylinders sind über entsprechende Verzweigungen 9 mit einem gemeinsamen Ausgleichsbehälter 10 verbunden. In jeder Verzweigung 9 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse angeordnet, die Kraftstoff zu den entsprechenden Einlass öffnungen 6 einspritzt. Der Ausgleichsbehälter 10 ist über eine Ansaugleitung 12 mit einem Luftfilter 13 verbunden. Eine Drosselklappe 14 ist in der Ansaugleitung 12 angeordnet. Andererseits sind die Auslassöffnungen 8 eines jeden Zylinders über einen Abgaskrümmer 15 mit einem Gehäuse 17 verbunden, das darin einen NO_x-Absorber beherbergt.

Die elektronische Steuereinheit (ECU) 30 ist als ein Digitalcomputer aufgebaut und weist einen Nur-Lese- Speicher (ROM) 32, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 33, einen Sicherungs-RAM (Back-up-RAM) 33a, an den immer elektrischer Strom geliefert wird, die CPU (Mikro prozessor) 34, einen Eingangsanschluss 35 und einen Ausgangsanschluss 36, die über einen bidirektionalen Bus 31 miteinander verbunden sind, auf. Ein Drucksensor 37, der eine Ausgangsspannung proportional zum Druck in dem Ausgleichsbehälter 10 erzeugt, ist in dem Ausgleichs behälter 10 angeordnet. Ein Wassertemperatursensor 38, der eine Ausgangsspannung proportional zur Temperatur des Motorkühlwassers erzeugt, ist am Motorblock 1 angebracht. Die Ausgangsspannungen der Sensoren 37 und 38 werden jeweils über entsprechende AD-Wandler 39 an den Eingangsanschluss 35 eingegeben. Der Eingangsanschluss 35 ist mit einem Kurbelwinkelsensor 40 verbunden, der einen Impuls erzeugt, wann immer eine Kurbelwelle beispiels weise um 30 Grad gedreht wird. Die CPU 34 berechnet die Luftansaugmenge gemäß der in Ausgangsspannungen von dem Drucksensor 37 und berechnet die Motordrehzahl N in Abhängigkeit von Impulsen von dem Kurbelwinkelsensor 40. Der Ausgangsanschluss 36 ist über entsprechende Ansteuerungskreise 41 jeweils mit den Zündkerzen 4 und den Kraftstoffeinspritzdüsen 11 verbunden.

In dem in Fig. 1 gezeigten Motor wird die Kraftstoff einspritzzeit TAU auf der Grundlage der nachfolgenden Gleichung berechnet, die beispielsweise lautet:

TAU = TP.K,

wobei TP und K jeweils eine Basis-Kraftstoffeinspritzzeit und einen Korrekturkoeffizienten darstellen. Die Basis- Kraftstoffeinspritzzeit TP ist eine Kraftstoffeinspritz zeit, die erforderlich ist, um das Luft-Kraftstoff verhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das zur Verbrennungskammer 3 geliefert werden soll, gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis zu machen. Die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit TP wird im voraus experimentell erhalten und im voraus als eine Funktion der Motorlast Q/N (die Luftansaugmenge Q/die Motor drehzahl N) im ROM 32 in Form einer Tabelle, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, gespeichert. Der Korrektur koeffizient K dient zur Steuerung des Luft-Kraftstoff verhältnisses des Luft-Kraftstoffgemisches, die an die Verbrennungskammer geliefert werden soll. Wenn K = 1,0, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoff gemisches, das an die Verbrennungskammer 3 geliefert werden soll, stöchiometrisch gemacht. Wenn K < 1,0 ist, ist das Luft-Kraftstoffverhältnis größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis, das heißt, es ist mager. Wenn K < 1,0 ist, ist das Luft-Kraftstoff verhältnis kleiner als das stöchiometrische Luft- Kraftstoffverhältnis, das heißt, es wird fett gemacht. In dem in Fig. 1 gezeigten Motor wird der Korrektur koeffizient K nämlich für gewöhnlich kleiner als 1,0, beispielsweise auf 0,6, eingestellt. Das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemischs, das an die Verbrennungskammer 3 geliefert werden soll, wird für gewöhnlich mager gemacht, und somit wird normalerweise das magere Luft-Kraftstoffgemisch in der Verbrennungskammer 3 verbrannt.

Fig. 3 erläutert schematisch die Konzentration der charakteristischen Komponenten in dem Abgas, die von der Verbrennungskammer 3 ausgestoßen werden. Wie in Fig. 3 gesehen werden kann, wird die Menge an unverbranntem HC und CO in dem Abgas von der Verbrennungskammer 3 größer, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoff gemischs, das dem Motor zugeführt werden soll, fetter wird, und die Menge an Sauerstoff O₂ in dem Abgas von der Verbrennungskammer 3 wird größer, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das zum Motor geliefert werden soll, magerer wird.

Der NO_x-Absorber 16, der in dem Gehäuse 17 untergebracht ist, besteht aus mindestens einer Substanz, die aus Alkalimetallen, wie Kalium K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium Cs; Erdalkalimetallen, wie Barium Ba und Kalzium Ca; Seltenerdmetallen, wie Lanthan und Yttrium Y und aus Edelmetallen, wie Platin Pt zusammengesetzt ist, die von einem Träger aus etwa Aluminium getragen werden. Der NO_x- Absorber 16 führt eine NO_x-Absorptions- und Freigabe funktion aus, wobei der NO_x-Absorber 16 das NO_x absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und das absorbierte NO_x davon freigibt, wenn die Sauerstoffkonzentration in den einströmenden Abgasen niedriger wird. Es soll betont werden, dass im Fall, dass kein Kraftstoff oder keine Luft zu der Auspuffleitung stromaufwärts des NO_x- Absorbers 16 geliefert wird, das Luft-Kraftstoff verhältnis des Abgases, das zu dem NO_x-Absorber 16 strömt, demjenigen des Luft-Kraftstoffgemisches entspricht, das zu der Verbrennungskammer 3 geliefert werden soll. Demgemäß absorbiert der NO_x-Absorber 16 NO_x, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft- Kraftstoffgemisches, das zur Verbrennungskammer 3 geliefert werden soll, mager ist, und gibt das absorbierte NO_x wieder frei, wenn die Sauerstoff konzentration in dem Luft-Kraftstoffgemisch, das zur Verbrennungskammer 3 geliefert werden soll, niedriger wird.

Wenn der NO_x-Absorber 16 in der Auspuffleitung des Motors angeordnet ist, führt der NO_x-Absorber 16 zwar tatsächlich die NO_x-Absorptions- und Freigabefunktion aus, doch ist die genaue Funktionsweise unklar. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass die Funktion gemäß dem Mechanismus, der in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, vor sich geht. Dieser Mechanismus wird unter Verwendung eines Beispiels des Falls, in dem Platin Pt und Barium Ba von dem Träger getragen werden, erläutert, aber ein ähnlicher Mechanismus wird auch dann erhalten, wenn ein anderes Edelmetall, Alkalimetall, Erdalkalimetall oder ein Seltenerdmetall verwendet wird.

Wenn nämlich das einströmende Abgas beträchtlich mager wird, nimmt die Sauerstoffkonzentration in dem einströmendem Abgas stark zu, und es wird Sauerstoff O₂, wie in Fig. 4A gezeigt ist, auf der Oberfläche des Platin Pt in Form von O₂ ^- oder O^2- abgelagert. Andererseits reagiert NO in dem einströmendem Abgas mit dem O₂ ^- oder O^2- auf der Oberfläche des Platin Pt und wird zu NO₂ (2NO + O₂ → 2NO₂). Nachfolgend wird ein Teil des erzeugten NO₂ auf dem Platin Pt oxidiert und von dem Absorber absorbiert. Während es mit Bariumoxid BaO verklebt wird, diffundiert es in dem Absorber in der Form von Salpetersäureionen NO₃ ^-, wie in Fig. 4A gezeigt. Auf diese Art und Weise wird NO_x in dem NO_x-Absorber 16 absorbiert.

Solange die Sauerstoffkonzentration in dem einströmendem Abgas hoch ist, wird NO₂ auf der Oberfläche des Platin Pt produziert, und solange die NO_x-Absorptionsfähigkeit des Absorbers nicht gesättigt ist, wird NO₂ in dem Absorber absorbiert, und es werden Salpetersäureionen NO₃ ^- erzeugt. Im Gegensatz dazu, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird und die Erzeugung von NO₂ absinkt, geht die Reaktion in eine umgekehrte Richtung (NO₃ ^- → NO₂), und somit werden Salpetersäureionen NO₂ ^- in dem Absorber in Form von NO₂ von dem Absorber freigegeben. Wenn nämlich die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird, wird NO_x von dem NO_x-Absorber 16 freigegeben. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas abgesenkt, wenn der Grad der Magerheit des einströmenden Abgases niedrig wird, und somit wird NO_x von dem NO_x-Absorber 16 freigegeben, wenn der Grad der Magerheit des einströmenden Abgases abgesenkt wird.

Andererseits, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases zu dieser Zeit fett gemacht wird, werden ein großer Betrag an unverbranntem HC und CO von dem Motor ausgestoßen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Das unverbrannte HC und CO reagieren mit Sauerstoff O₂ ^- oder O^2- auf der Oberfläche des Platins Pt und werden oxidiert. Ferner, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases angefettet wird, wird die Sauer stoffkonzentration in dem einströmenden Abgas extrem abgesenkt. Somit wird NO₂ von dem Absorber freigegeben, und das NO₂ reagiert mit dem unverbrannten HC und CO und wird reduziert, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Auf diese Art und Weise wird NO₂ von dem Absorber sukzessive freigegeben, wenn kein NO₂ auf der Oberfläche des Platins Pt existiert. Deshalb wird NO_x von dem NO_x-Absorber 16 in einer kurzen Zeit freigegeben, wenn das Luft-Kraftstoff verhältnis des einströmenden Abgases fett ist.

Auf diese Art und Weise wird NO_x in dem NO_x-Absorber 16 absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und es wird NO_x von dem NO_x-Absorber 16 in kurzer Zeit freigegeben, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases fett ist. Deshalb wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft- Kraftstoffgemisches, das der Verbrennungskammer 3 zugeführt wird, zeitweise angefettet, um NO_x aus dem NO_x- Absorber 16 freizugeben und das NO_x zu reduzieren, wenn in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, eine Menge an NO_x, die in den NO_x-Absorber 16 absorbiert wurde, größer als eine konstante Menge wird.

Jedoch enthält das Abgas eine schwefelhaltige Komponente, und somit absorbiert der NO_x-Absorber nicht nur NO_x, sondern auch eine schwefelhaltige Komponente, wie beispielsweise SO_x. Es wird erwägt, dass der Absorptions mechanismus von SO_x in den NO_x-Absorber 16 derselbe ist wie jener vom NO_x.

Wenn man nämlich den Mechanismus erläutert, in dem man ein Beispiel verwendet, bei dem Platin Pt und Barium Ba von dem Träger getragen werden, wie bei der Erläuterung des NO_x-Absorptionsmechanismus, wird Sauerstoff O₂ auf der Oberfläche des Platins Pt in der Form O₂ ^- oder O^2- abgelagert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, wie vorstehend beschrieben wurde. SO_x wie beispielsweise SO₂ reagiert in dem einströmenden Abgas mit O₂ ^- oder O^2- auf der Ober fläche des Platins Pt und wird zu SO₃. Das erzeugte SO₃ wird anschließend auf dem Platin Pt weiteroxidiert und wird in dem Absorber absorbiert. Während es sich mit Bariumoxid BaO verbindet, wird es in dem Absorber in der Form von Salpetersäureionen SO₄ ^2- diffundiert. Die Salpetersäureionen SO₄ ^2- verbinden sich mit Bariumionen Ba²⁺, um ein Sulfat BaSO₄ zu erzeugen.

Es ist jedoch schwierig, das Sulfat BaSO₄ zu zerlegen und, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases einfach angefettet wird, verbleibt das Sulfat BaSO₄ so wie es ist, ohne zerlegt zu werden. Dem entsprechend nimmt die Menge an Sulfat BaSO₄ in dem NO_x- Absorber 16 mit der Zeit zu, und somit nimmt die Menge NO_x, die in dem NO_x-Absorber 16 absorbiert werden kann, ab.

Wenn die Temperatur des NO_x-Absorbers 16 jedoch höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x aus dem NO_x-Absorber 16 ist, kann das Sulfat BaSO₄, das in dem NO_x-Absorber 16 erzeugt wurde, zerlegt werden, indem das Luft-Kraftstoff verhältnis des einströmenden Abgases angefettet oder stöchiometrisch gemacht wird, und somit werden die Salpetersäureionen SO₄ ^2- aus dem Absorber in der Form SO₃ freigegeben. Deshalb wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NO_x-Absorber 16 strömt, zeitweise angefettet oder stöchiometrisch gemacht, wenn die Temperatur des NO_x-Absorbers 16 höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x ist, um dadurch SO_x von dem NO_x- Absorber 16 freizugeben. Das freigegebene SO₃ wird unmittelbar durch unverbranntes HC und CO in dem einströmendem Abgas zu SO₂ reduziert.

Auf diese Art und Weise wird in dem vorliegendem Ausführungsbeispiel der Schwefelabsorber durch den NO_x- Absorber 16 gebildet. Es soll betont werden, dass entschieden wird, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NO_x-Absorber 16 strömt, fett oder stöchiometrisch gemacht wird, wenn SO_x aus den NO_x- Absorber 16 freigegeben werden sollte, auf der Grundlage einer Menge an SO_x, die von dem NO_x-Absorber 16 pro Zeiteinheit freigegeben wird.

In einem Fall, in dem wie in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, keine Heizvorrichtung, etwa eine elektrische Heizung zur Erwärmung des zum NO_x-Absorber 16 strömenden Abgases oder zur direkten Erwärmung des NO_x-Absorbers 16, vorgesehen ist, wird die Temperatur des NO_x-Absorbers 16 höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x, wenn die Motorlast hoch ist. Wenn die Motorlast hoch ist, ist jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den NO_x-Absorber 16 strömt, hoch und die Kontakt dauer zwischen dem Abgas und dem NO_x-Absorber 16 kurz. Jedoch ist die SO_x-Freigabegeschwindigkeit des NO_x- Absorbers 16 relativ niedrig und wird daher das SO_x auch dann nicht ausreichend aus dem NO_x-Absorber freigegeben, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Gases mit der Bedingung, dass die Kontaktdauer kurz ist, angefettet wird. Das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NO_x-Absorber 16 strömt, muss nämlich für einen langen Zeitraum angefettet werden, oder der Grad an Anfettung des Abgases, das zum NO_x-Absorber strömt, muss größer sein, um SO_x von dem NO_x-Absorber 16 ausreichend freizugeben, wenn die Kontaktdauer kurz ist.

Deshalb wird in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x- Absorber 16 strömt, zeitweise angefettet, um dadurch SO_x von dem NO_x-Absorber 16 freizugeben, wenn die Strömungs geschwindigkeit SVN des Abgases, das durch den NO_x- Absorber 16 strömt, niedriger als eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit SVN1 ist, das heißt, wenn die Kontaktdauer zwischen dem Abgas und dem NO_x-Absorber 16 länger als eine Dauer ist, die erforderlich ist, um SO_x von dem NO_x-Absorber 16 ausreichend freizugeben. Mit anderen Worten, das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, zeitweise angefettet, wenn die Temperatur des NO_x-Absorbers 16 höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x und die Strömungsgeschwindigkeit SNV niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit SVN1 ist. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den NO_x- Absorber 16 strömt, niedriger wird, wird nicht nur die Kontaktdauer zwischen dem Abgas und dem NO_x-Absorber 16, sondern dadurch auch die Verweilzeit des Abgases in dem NO_x-Absorber 16 länger. Somit wird das Abgas effektiv zur Freigabe von SO_x verwendet. Daher muss die Dauer, während der das Luft-Kraftstoffverhältnis des zum NO_x-Absorber 16 strömenden Abgases fett gemacht werden muss, kürzer gemacht werden oder der Grad der Anfettung des zum NO_x- Absorber 16 strömenden Abgases kleiner gehalten werden. Es soll betont werden, dass die Temperatur des NO_x- Absorbers 16 höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x und die Strömungsgeschwindigkeit SVN niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit SVN1 ist, wenn die Motorlast beispielsweise unmittelbar nach der hohen Motorlast niedrig ist.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben heraus gefunden, dass das Sulfat BaSO₄ relativ leicht zerfällt und aus dem NO_x-Absorber 16 freigegeben wird, wenn das Abgas in dem NO_x-Absorber 16 CO oder H₂ enthält, und dass es leichter freigegeben wird, wenn die Menge an CO oder H₂ größer wird. Andererseits enthält das Abgas, das erhalten wird, wenn das fette Luft-Kraftstoffgemisch bei einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit verbrannt wird, CO und unverbranntes HC von hoher Konzentration, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, und CO und H₂ werden durch Oxidation von unverbranntem HC durch Sauerstoff O₂ und NO_x erzeugt. Die Konzentration an CO und H₂ in dem NO_x- Absorber 16 ist nämlich relativ hoch, wenn das fette Luft-Kraftstoffgemisch verbrannt wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases niedrig ist. Der Grund dafür ist folgender. Wenn die Strömungsgeschwindig keit des Abgases hoch ist, strömt das Abgas, das aus der Verbrennungskammer 3 ausgestoßen wird, durch die Auspuff leitung stromaufwärts des NO_x-Absorbers 16, während dessen die Temperatur hoch gehalten wird. Somit tritt die Oxidationsreaktion von CO und unverbranntem HC in der Auspuffleitung stromaufwärts des NO_x-Absorbers 16 auf, und deshalb wird die Konzentration an CO und unverbranntem HC in dem Abgas, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, abgesenkt. Im Gegensatz dazu, wenn die Strömungs geschwindigkeit niedrig ist, fällt die Temperatur des Abgases schnell, wenn es aus der Verbrennungskammer 3 ausgestoßen wird. Somit erreicht das unverbrannte HC und CO den NO_x-Absorber 16, ohne oxidiert zu werden. Das Abgas strömt nämlich in den NO_x-Absorber 16, während die Konzentration an unverbranntem HC und CO hochgehalten wird. Deshalb wird in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoff gemisches, das zur Verbrennungskammer 3 geleitet werden soll, angefettet, und das Luft-Kraftstoffgemisch wird durch die Zündkerze 4 entzündet und verbrannt, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x- Absorber 16 strömt, angefettet werden muss. Ferner wird das fette Luft-Kraftstoffgemisch verbrannt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases niedrig ist, wenn SO_x von dem NO_x-Absorber 16 freigegeben werden muss.

Tabelle 1

Es soll betont werden, dass in Tabelle 1 die Motor drehzahl 2800 U/min. beträgt und das Luft-Kraftstoff verhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das in der Verbrennungskammer 3 verbrannt wird, in jedem Fall 13,0 beträgt.

Andererseits kann das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO₃-Absorber 16 strömt, durch ein sekundäres Zuführen von Kraftstoff (Benzin) angefettet werden, beispielsweise in den Abgaskrümmer 15, während das magere Luft-Kraftstoffgemisch gebrannt wird. In diesem Fall jedoch ist der zum NO_x-Absorber strömende Kraftstoff ein höherer Kohlenwasserstoff, dessen Molekulargewicht groß ist, und somit wird CO und H₂ nicht einfach erzeugt. Im Gegensatz dazu, wenn das fette Luft- Kraftstoffgemisch verbrannt wird, ist das unverbrannte HC, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, ein niedriger Kohlen wasserstoff, dessen Molekulargewicht gering ist, das heißt, ein Kohlenwasserstoff, der teilweise oxidiert ist, und somit werden CO und H₂ leicht erzeugt. Deshalb ist die Verbrennung von dem fetten Luft-Kraftstoffgemisch vorteilhaft für die sekundäre Zuführung von Kraftstoff an den Abgaskrümmer 15, um das absorbierte SO_x aus dem NO_x- Absorber 16 ausreichend freizugeben. Somit wird in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, das fette Luft- Kraftstoffgemisch verbrannt, um das Luft-Kraftstoff verhältnis des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, herzustellen.

Fig. 12 zeigt experimentelle Ergebnisse, die die Verhältnisse zwischen der Strömungsgeschwindigkeit SVN und dem Betrag an SO_x, das aus dem NO_x-Absorber 16 freigegeben wird, zeigt, und Fig. 13 experimentelle Ergebnisse, die die Verhältnisse zwischen der Strömungs geschwindigkeit SVN und der Menge an NO_x, die aus dem NO_x-Absorber 16 freigegeben wird, zeigt. In den Fig. 12 und 13 sind die SO_x-Menge und die NO_x-Menge jeweils zu 1,0 gemacht, wenn SVN = 10.000 (h^-1) ist. Wie aus der Fig. 12 entnommen werden kann, wird die Menge an SO_x, die von dem NO_x-Absorber 16 freigegeben wurde, größer, wenn die Strömungsgeschwindigkeit SVN kleiner wird. Im Gegensatz dazu, wie in Fig. 13 gezeigt ist, variiert die Menge an NO_x, das aus dem NO_x-Absorber 16 freigegeben wurde, nicht sehr stark, sogar, obwohl die Strömungs geschwindigkeit SVN variiert. Der Grund dafür ist, dass die Zerlegungsgeschwindigkeit an Nitrat ausreichend hoch ist. Mit anderen Worten, die Zerlegungsgeschwindigkeit an Sulfat ist beträchtlich gering, und somit wird die freigegebene SO_x-Menge niedrig, wenn die Strömungs geschwindigkeit des Abgases hoch wird.

Als nächstes wird die Steuerung des SO_x-Freigabebetriebs in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, in Bezug auf Fig. 5 detaillierter erläutert. Die Routine, die in Fig. 5 gezeigt ist, wird durch Unterbrechen in jeder vorbestimmten Zeit durchgeführt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird zuerst in Schritt 50 die Temperatur TEXN des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, unter Verwendung der in Fig. 6 gezeigten Tabelle berechnet. Die Temperatur TEXN stellt die Temperatur des NO_x-Absorbers 16 dar, und somit wird auf TEXN im nachhinein als eine NO_x-Absorptionstemperatur Bezug genommen. Um die NO_x-Absorptionstemperatur TEXN zu erhalten, kann ein Temperatursensor in dem Einlass des NO_x-Absorbers 16 angeordnet werden, aber TEXN kann auch auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung erhalten werden. Somit wird in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, die NO_x-Absorptionstemperatur TEXN als eine Funktion der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N experimentell im voraus erhalten und wird auf der Grundlage der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N berechnet. Die NO_x- Absorptionstemperatur TEXN wird in dem ROM 32 in Form einer Tabelle, die in Fig. 6 gezeigt ist, im voraus gespeichert.

Im folgenden Schritt 51 wird beurteilt, ob die NO_x- Absorptionstemperatur TEXN höher ist als die Temperatur zur Freigabe von SO_x TEXN1 des NO_x-Absorbers 16, wie beispielsweise 500°C. Wenn TEXN < TEXN1 ist, geht die Routine weiter zu Schritt 52, wo die Strömungs geschwindigkeit SVN des Abgases durch den NO_x-Absorber 16 ermittelt wird. Um die Strömungsgeschwindigkeit SVN zu erhalten, kann ein Strömungsgeschwindigkeitssensor am Einlass des NO_x-Absorbers 16 angeordnet werden, aber SVN kann auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingung erhalten werden. Und zwar wird, wie in Fig. 7A gezeigt ist, in der jede Kurve die identische Strömungs geschwindigkeit zeigt, die Strömungsgeschwindigkeit SVN höher, wenn die Motorlast Q/N höher wird, und sie wird höher, wenn die Motordrehzahl N höher wird. Somit wird in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, die Strömungs geschwindigkeit SVN als eine Funktion der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl experimentell im voraus erhalten und auf Grundlage der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N berechnet. Die Strömungsgeschwindigkeit SNV wird in dem ROM 32 in Form der Tafel, die in Fig. 7B gezeigt ist, im voraus gespeichert.

Im folgenden Schritt 53 wird beurteilt, ob die Strömungs geschwindigkeit SVN höher als die vorbestimmte Strömungs geschwindigkeit SVN1 ist, das heißt, ob die Kontaktdauer zwischen dem Abgas und dem NO_x-Absorber 16 länger als eine Dauer ist, die erforderlich ist, um ausreichend SO_x aus dem NO_x-Absorber 16 freizugeben. Wenn SVN < SVN1 ist, wird beurteilt, dass die Kontaktdauer lang genug ist für eine gute SO_x-Freigabefunktion, und die Routine geht zu Schritt 54, wo ein SO_x-Freigabemerker (Flag) gesetzt wird. Der SO_x-Freigabemerker wird gesetzt, wenn SO_x aus dem NO_x-Absorber 16 freigegeben wird und wird zurückgesetzt, wenn die SO_x-Freigabefunktion nicht stattfindet. Wenn nämlich TEXN < TEXN1 und SVN < SVN1 ist, wird der SO_x-Freigabemerker gesetzt. Wenn der SO_x- Freigabemerker gesetzt ist, wird das Luft-Kraftstoff verhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das in der Verbrennungskammer 3 verbrannt werden soll, angefettet, wie später erläutert wird. Im folgenden Schritt 55 stellt der Zählwert CS, der eine Zeit darstellt, während der die SO_x-Freigabefunktion stattfindet, um 1 erhöht. Im folgenden Schritt 56 wird beurteilt, ob der Zählwert CS größer als eine Konstante CS1 ist, das heißt, ob die SO_x- Freigabefunktion für eine konstante Zeit durchgeführt wurde. Wenn CS ≦ CS1 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Im Gegensatz dazu geht die Routine, wenn CS < CS1 ist, das heißt wenn die SO_x-Freigabefunktion für die konstante Zeit durchgeführt wurde, zu Schritt 57, wo der SO_x- Freigabemerker zurückgesetzt wird. Im folgenden Schritt 58 wird der Zählwert CS gelöscht. Anschließend wird der Prozesszyklus beendet.

Im Gegensatz dazu geht die Routine zu Schritt 57, wo der SO_x-Freigabemerker zurückgesetzt wird, wenn im Schritt 51 TEXN ≦ TEXN1 ist oder wenn im Schritt 53 SVN ≧ SVN1 ist. Auf diese Weise wird die SO_x-Freigabefunktion gestoppt.

Als nächstes wird die Steuerung der NO_x-Freigabefunktion im Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf Fig. 8 detaillierter erläutert. Die Routine, die in Fig. 8 gezeigt ist, wird durch Unterbrechung in jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt.

Bezugnehmend auf Fig. 8 wird im Schritt 60 zuerst beurteilt, ob der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist, der in der Routine, die in Fig. 5 gezeigt ist, gesetzt wird oder zurückgesetzt wird. Wenn der SO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist, geht die Routine zu Schritt 61, wo beurteilt wird, ob der NO_x-Freigabemerker gesetzt ist. Der NO_x-Freigabemerker ist gesetzt, wenn NO_x aus dem NO_x- Absorber 16 freigeben und reduziert wird, und wird zurückgesetzt, wenn die NO_x-Freigabefunktion nicht stattfindet. Wenn der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist, das heißt, wenn sowohl der SO_x-Freigabemerker als auch der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt sind, geht die Routine zu Schritt 62. Wenn sowohl der SO_x-Freigabemerker und der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt sind, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x- Absorber 16 strömt, mager gemacht, wie später beschrieben wird, und somit findet die NO_x-Absorptionsfunktion in dem NO_x-Absorber 16 statt.

Die Schritte 62 und 63 dienen zum Erhalten der Menge FN an NO_x, das in dem NO_x-Absorber 16 absorbiert wurde. Es ist schwierig, den absorbierten NO_x-Betrag SN direkt zu erhalten, und somit wird die absorbierte NO_x-Menge SN auf der Grundlage der Menge an NO_x abgeschätzt, die aus dem Motor 1 ausgestoßen wird, das heißt von der Motor betriebsbedingung in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist. Im Schritt 62 wird nämlich eine Menge FN an NO_x, die pro Zeiteinheit zum NO_x-Absorber 16 strömt, berechnet. Wie in Fig. 9A gezeigt ist, in der jede Kurve die identische Einströmungsmenge an NO_x zeigt, wird die einströmende NO_x-Menge FN größer, wenn die Motorlast Q/N höher wird, und sie wird größer, wenn die Drehzahl N höher wird. Somit wird in dem Motor, der in Fig. 1 gezeigt ist, die Einströmung der NO_x-Menge FN durch Experimente als eine Funktion der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N im voraus erhalten, und sie wird auf der Grundlage der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N berechnet. Die einströmende NO_x-Menge FN wird in dem ROM 32 im voraus in der Form einer Tabelle, die in Fig. 9B gezeigt ist, gespeichert. Im folgenden Schritt 63 wird die absorbierte NO_x-Menge SN auf der Grundlage der folgenden Gleichung berechnet:

SN = SN + FN.DLT,

wobei DLT eine Periode vom letzten Prozesszyklus zum derzeitigen Prozesszyklus darstellt und somit FN.DLT die Menge an NO_x, das vom letzten Prozesszyklus zum derzeitigen Prozesszyklus in dem NO_x-Absorber absorbiert wurde, darstellt. Im folgenden Schritt 64 wird beurteilt, ob die absorbierte NO_x-Menge SN größer als eine vorbestimmte Menge SN1 ist. Die vorbestimmte Menge SN1 entspricht ungefähr 30% des maximalen Betrages an NO_x, den der NO_x-Absorber 16 beispielsweise darin absorbieren kann. Wenn SN ≦ SN1 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Wenn SN < SN1 ist, geht die Routine zu Schritt 65, wo der NO_x-Freigabemerker gesetzt wird. Im folgenden Schritt 66 wird die absorbierte NO_x-Menge SN als eine anfängliche, absorbierte Menge SNI gespeichert, wenn der NO_x-Freigabe merker gesetzt ist.

Wenn der NO_x-Freigabemerker gesetzt ist, geht die Routine von Schritt 61 zu Schritt 67. Wenn der NO_x-Freigabemerker gesetzt ist, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NO_x-Absorber 16 strömt, angefettet, wie später erläutert wird, und somit findet die NO_x- Freigabefunktion in den NO_x-Absorber 16 statt. Im Schritt 67 wird die Menge DN an NO_x, die von den NO_x-Absorber 16 freigegeben wird, pro anfangs absorbierter NO_x-Mengen einheit und pro Zeiteinheit berechnet.

Die Fig. 10A und 10B veranschaulichen experimentelle Ergebnisse, die die Menge an NO_x zeigen, die von dem NO_x- Absorber 16 pro Zeiteinheit und pro Einheit anfänglicher absorbierter NO_x-Menge freigegeben wird, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, angefettet ist. In Fig. 10A stellt die durchgezogene Linie einen Fall dar, wo die NO_x- Absorptionstemperatur TEXN hoch ist, und die gestrichelte Linie stellt einen Fall dar, wo die NO_x-Absorber temperatur TEXN niedrig ist. Ferner stellt in Fig. 10A t eine Zeit dar, in der das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x-Absorbertemperatur 16 strömt, angefettet ist. Wenn die NO_x-Absorbertemperatur TEXN hoch wird, wird die Zerlegungsgeschwindigkeit an Nitrat in dem NO_x-Absorber 16 hoch. Somit wird, wie in Fig. 10A gezeigt ist, die freigegebene NO_x-Menge DN größer, wenn die NO_x-Absorbertemperatur TEXN höher wird. Die freigegebene NO_x-Menge DN wird in dem ROM 32 im voraus als eine Funktion der NO_x-Absorbertemperatur TEXN und der Zeit t in der Form einer in Fig. 10B gezeigten Tabelle abgespeichert. Im folgenden Schritt 68 wird die absorbierte NO_x-Menge SN auf der Grundlage der folgenden Gleichung berechnet:

SN = SN - DN.SNI.DLT,

wobei DN.SNI eine Menge an NO_x darstellt, die pro Zeiteinheit von den NO_x-Absorber 16 freigegeben wird, und DN.SNI.DLT eine Menge an NO_x darstellt, die von dem letzten Prozesszyklus zum derzeitigen Prozesszyklus von dem NO_x-Absorber 16 freigegeben wird. Im folgenden Schritt 69 wird beurteilt, ob die absorbierte NO_x-Menge kleiner oder gleich Null ist. Wenn SN < 0 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Wenn SN < 0 ist, geht die Routine zu Schritt 70, wo der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt wird.

Im Gegensatz dazu, wenn der SO_x-Freigabemerker gesetzt wird, geht die Routine von Schritt 60 zu Schritt 67. Wenn der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist, wird das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum großen NO_x- Absorber 16 strömt, angefettet, wie später erläutert wird, und somit findet die SO_x-Freigabefunktion zusammen mit der NO_x-Freigabefunktion in dem NO_x-Absorber 16 statt.

Fig. 11 zeigt eine Routine zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzzeit TAU. Die Routine wird durch periodische Unterbrechung in vorbestimmten Kurbelwinkeln ausgeführt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird zuerst im Schritt 80 die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit TP unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Tabelle berechnet. Im folgenden Schritt 81 wird beurteilt, ob der SO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist. Wenn der SO_x-Freigabemerker zurück gesetzt ist, geht die Routine zu Schritt 83, wo beurteilt wird, ob der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist. Wenn der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist, geht die Routine zu Schritt 83, wo der Korrekturkoeffizient K beispielsweise zu 0,6 gemacht wird. Im folgenden Schritt 84 wird die Kraftstoffeinspritzzeit TAU durch Multiplizieren von K mit TP berechnet. Dementsprechend wird das Luft-Kraftstoffgemisch, das zur Verbrennungs kammer 3 geliefert wird, zu dieser Zeit mager gemacht, und es wird das magere Luft-Kraftstoffgemisch verbrannt, und es wird dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NO_x-Absorber 16 strömt, mager gemacht.

Im Gegensatz dazu, wenn der SO_x-Freigabemerker oder der NO_x-Freigabemerker in dem Schritt 81 oder 82 gesetzt ist, geht die Routine zu Schritt 85, wo der Korrektur koeffizient beispielsweise zu 1,3 gemacht wird, und anschließend geht die Routine zu Schritt 84. Dementsprechend wird das Luft-Kraftstoffgemisch, das zur Verbrennungskammer 3 geliefert wird, zu dieser Zeit angefettet, und es wird das fette Luft-Kraftstoffgemisch verbrannt, und es wird dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, angefettet.

Fig. 14 veranschaulicht einen Fall, wo die vorliegende Erfindung auf einen Dieselmotor angewendet wird. In Fig. 14 sind ähnliche Komponenten zu denjenigen in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 14 ist die Kraftstoff einspritzdüse 11 in der Verbrennungskammer 3 angeordnet und spritzt Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 3 ein. Andererseits ist der Abgaskrümmer 15 über ein Abgasrohr 20 mit einem Gehäuse 22, das darin den SO_x- Absorber 21 aufnimmt, verbunden, und das Gehäuse 22 ist über ein Abgasrohr 23 mit dem Gehäuse 17 verbunden, das darin den NO_x-Absorber 16 beherbergt. Eine Bypassleitung 24, die den SO_x-Absorber 21 umgeht, ist zwischen den Auslassleitungen 20 und 23 vorgesehen. Ferner ist im Abgasrohr 20 stromabwärts des Einlasses des Bypassrohrs 24 ein Abgassteuerventil 26 angeordnet und wird durch ein Betätigungsglied 25 angetrieben.

Das Abgassteuerventil 26 ist normalerweise vollständig geöffnet, und somit strömt fast das gesamte Abgas, das aus dem Motor ausgestoßen wird, zu dem SO_x-Absorber 21. Im Gegensatz dazu, wenn das Ventil 26 geschlossen ist, strömt ein Teil des Abgases, das von dem Motor ausgestoßen wird, zum Bypassrohr 24, das heißt, es umgeht den SO_x-Absorber 21 und strömt anschließend zum NO_x- Absorber 16. Das restliche Abgas strömt zum SO_x-Absorber 21 und anschließend zum NO_x-Absorber 16. Wenn das Ventil 26 geschlossen ist, wird nämlich die Menge des Abgases, das durch den SO_x-Absorber 21 strömt, reduziert.

Weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 14 ist ein elektrisches Heizgerät 27 an dem SO_x-Absorber 21 befestigt und ist elektrisch über ein Relais 28 mit einer Batterie 29 verbunden. Das Relais 28 ist normalerweise ausgeschaltet. Wenn das Relais eingeschaltet wird, wird elektrischer Strom an das Heizgerät 27 geliefert, wodurch der SO_x-Absorber 21 erwärmt wird. Es soll betont werden, dass das Betätigungsglied 25 und das Relais 28 auf der Grundlage der Ausgangssignale von der ECU 30 gesteuert werden.

Ein Herabdrücksensor 42 erzeugt eine Ausgangsspannung proportional zu dem Herabdrücken des Gaspedals (nicht gezeigt), und die Ausgangsspannung des Sensors 42 wird über den entsprechenden AD-Wandler 39 zum Eingangs anschluss 35 der ECU 30 eingegeben. Des weiteren ist der Eingangsanschluss 35 mit einem Drehzahlsensor 43 verbunden, der einen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellenden Impuls erzeugt. Der Ausgangsanschluss 35 ist über die entsprechenden Antriebsschaltkreise 41 jeweils mit dem Betätigungsglied 25 und dem Relais 28 verbunden.

In dem Dieselmotor, wie er in Fig. 14 gezeigt ist, wird das durchschnittliche Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft- Kraftstoffgemisches, das in der Verbrennungskammer 3 verbrannt werden soll, normalerweise mager gehalten, um unerwünschten Rauch und Partikel, die vom Motor ausgestoßen werden, zu reduzieren. Somit wird NO_x, das vom Motor ausgestoßen wird, normalerweise in dem NO_x- Absorber 16 absorbiert.

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es nicht vorteilhaft, dass das SO_x in dem NO_x-Absorber absorbiert wird. Somit ist der SO_x-Absorber 21 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Auspuffleitung stromaufwärts von dem NO_x-Absorber 16 angeordnet, um zu verhindern, dass SO_x in den NO_x-Absorber 16 strömt. Der SO_x-Absorber 21 absorbiert SO_x, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und gibt das absorbierte SO_x frei, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird, wobei die Temperatur des SO_x-Absorbers 21 höher ist, als die Temperatur zur Freigabe von SO_x des SO_x-Absorbers 21.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, wenn SO_x in den NO_x-Absorber 16 absorbiert wird, ein stabiles Sulfat BaSO₄ erzeugt, und als ein Ergebnis wird das SO_x kaum von dem NO_x-Absorber freigegeben; auch dann nicht, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NO_x- Absorber 16 strömt, einfach angefettet wird. Um zuzulassen, dass das SO_x von dem SO_x-Absorber 21 einfach freigegeben wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum SO_x-Absorber 21 strömt, angefettet ist, ist es somit notwendig, dass das absorbierte SO_x in dem Absorber in Form der Salpetersäureionen SO₄ ²⁺ oder, wenn sogar das Sulfat BaSO₄ erzeugt wird, das Sulfat BaSO₄ in dem Absorber in einem instabilen Zustand existiert. Damit der SO_x-Absorber 21 dies zulässt, kann ein Absorber verwendet werden, der mindestens ein ausgewähltes von dem Lithium Li und einem Übergangsmetall, wie Eisen Fe, Mangan Mn, Nickel Ni und Zinn Sn auf einem Träger, der aus Aluminium hergestellt ist, trägt.

In dem SO_x-Absorber 21 wird SO_x in dem Abgas auf der Oberfläche des Absorbers oxidiert und in dem Absorber in Form von Salpetersäureionen SO₄ ^2- absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum SO_x- Absorber 21 strömt, mager ist, wobei es anschließend in den Absorber diffundiert. Falls der Träger des SO_x- Absorbers 21 in diesem Fall Platin Pt trägt, haftet das SO_x leicht an dem Platin Pt in Form von SO₃ ^2- an und wird somit SO₂ leicht in dem Absorber in Form der Salpetersäureionen SO₄ ^2- absorbiert. Deshalb ist es vorteilhaft, den SO_x-Absorber 21 zu verwenden, der Platin Pt trägt, um die Art zur Absorption von dem SO₂ zu fördern.

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Luft- Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den SO_x-Absorber 21 strömt, normalerweise mager, und es wird somit SO_x, das vom Motor ausgestoßen wird, in dem SO_x-Absorber 21 absorbiert, und es wird in dem NO_x-Absorber 16 nur NO_x absorbiert.

Jedoch hat der SO_x-Absorber 21 eine SO_x-Absorptions fähigkeit. Somit ist es notwendig, SO_x von dem SO_x- Absorber 21 freizugeben, bevor es mit SO_x gesättigt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des SO_x-Absorbers 21 zeitweise höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x aus dem SO_x-Absorber 21 gemacht, und es wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem SO_x-Absorber 21 strömt, zeitweise angefettet, um dadurch das SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freizugeben, wenn die Menge an SO_x, die in dem SO_x- Absorber absorbiert wurde, größer als ein konstanter Betrag ist. Auf diese Art und Weise bildet der SO_x- Absorber 21 den Schwefelabsorber in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den SO_x-Absorber 21 strömt, niedriger gemacht wird, wenn das SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben werden soll, wird das absorbierte SO_x schnell von dem SO_x-Absorber freigegeben, wie in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Somit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Strömungsgeschwindigkeit SVS des Abgases, das durch den SO_x-Absorber 21 strömt, niedriger als eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit SVS1 gemacht, wenn SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben werden soll, das heißt, die Kontaktdauer zwischen dem Abgas und dem SO_x-Absorber 21 wird länger gemacht als eine Periode, die zum ausreichenden Freigeben von SO_x aus dem SO_x-Absorber 21 erforderlich ist. Demgemäß wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Temperatur des SO_x-Absorbers 21 höher gemacht als die Temperatur zur Freigabe von SO_x, wenn SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben werden soll, und es wird das Luft-Kraftstoff verhältnis des einströmenden Abgases angereichert und die Strömungsgeschwindigkeit SVS niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit SVS1 gemacht. Als nächstes werden die SO_x-Freigabefunktion und die NO_x- Freigabefunktion gemäß dem vorliegenden Ausführungs beispiel detailliert erläutert.

In dem vorliegendem Ausführungsbeispiel wird die SO_x- Freigabefunktion des SO_x-Absorbers 21 durchgeführt, wenn die Menge an in dem SO_x-Absorber 21 absorbierten SO_x größer als eine konstante Menge wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Es ist schwierig, die absorbierte SO_x- Menge direkt zu erhalten, und somit wird die absorbierte SO_x-Menge auf der Grundlage der Menge an SO_x, die aus dem Motor 1 ausgestoßen wird, das heißt, der Fahrzeug fahrdistanz abgeschätzt. Die absorbierte SO_x-Menge wird nämlich größer, wenn der kumulative Wert SDD der Fahrzeugfahrdistanz größer wird. Somit wird die SO_x- Freigabefunktion ausgeführt, wenn der kumulative Wert SDD größer als ein vorbestimmter Wert SDD1 wird. Der vorbestimmte Wert SDD1 entspricht z. B. ungefähr 30% des maximalen SO_x-Betrags, den der SO_x-Absorber 21 absorbieren kann.

Wenn die SO_x-Freigabefunktion gestartet werden soll, wird zuerst das Abgassteuerventil 26 geschlossen, um die Strömungsgeschwindigkeit SVS niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit SVS1 zu machen. In diesem Fall wird die Öffnung VOP des Ventils 26 zu VS gemacht, was eine Öffnung ist, die erforderlich ist, um die Strömungsgeschwindigkeit SVS niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit SVS1 zu machen, und sie wird durch Experimente als eine Funktion der Herabdrückung DEP des Gaspedals und der Motordrehzahl N erhalten. Diese VS ist im voraus in dem ROM 32 in Form der Tabelle, die in Fig. 15 gezeigt ist, gespeichert.

Anschließend wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den SO_x-Absorber 21 strömt, angereichert. Zu diesem Zweck spritzt die Kraftstoffeinspritzdüse 11 Kraftstoff sekundär im Arbeitstakt oder Ausgabetakt des Motors ein. Die sekundäre Kraftstoffeinspritzung ist unterschiedlich zu der gewöhnlichen Kraftstoff einspritzung, die um den oberen Totpunkt des Kompressionstakts herum ausgeführt wird, und trägt nicht zur Leistungsabgabe des Motors bei. In diesem Fall wird die Menge der sekundären Kraftstoffeinspritzung QSF zu QSR gemacht, was eine Kraftstoffeinspritzmenge ist, die erforderlich ist, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem SO_x-Absorber 21 strömt, gleich zu dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis zu machen, das für die SO_x-Freigabefunktion geeignet ist, und wird durch Experimente als eine Funktion der Herabdrückung DEP und der Motordrehzahl N erhalten. Diese QSR wird im voraus in Form der Tabelle, die in Fig. 16 gezeigt ist, in dem ROM 32 gespeichert.

Die sekundäre Kraftstoffeinspritzung sieht eine teilweise Oxidation an Kraftstoff in der Verbrennungskammer 3 vor, und somit ist die Kraftstoffströmung zu dem SO_x-Absorber 21 in der Form des niedrigeren Kohlenwasserstoffs. Als ein Ergebnis werden CO und H₂ leicht erzeugt, wie vorstehend beschrieben wurde, und somit wird das Sulfat BaSO₄ in dem SO_x-Absorber 21 leicht zerlegt.

Nachdem die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den SO_x-Absorber 21 strömt, niedriger gemacht wurde und das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum SO_x-Absorber 21 strömt, angefettet wurde, wird der SO_x- Absorber 21 erwärmt. Jedoch genau, nachdem die sekundäre Kraftstoffeinspritzung gestartet wurde, verbleibt Sauerstoff auf der Oberfläche des SO_x-Absorbers 21. Zu dieser Zeit wird SO_x nicht ausreichend freigegeben, sogar obwohl die Temperatur des SO_x-Absorbers 21 etwas höher gemacht ist als die Temperatur zur Freigabe von SO_x. Somit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, nachdem eine konstante Zeit verstrichen gelassen wurde, da die sekundäre Kraftstoffeinspritzung gestartet wurde, das Erwärmen des SO_x-Absorbers 21 gestartet, das heißt, es wird das Relais 28 und damit auch das elektrische Heizgerät 27 eingeschaltet.

Danach, wenn die Temperatur des SO_x-Absorbers 21 höher wird als die Temperatur zur Freigabe von SO_x, wird das absorbierte SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben. Zu dieser Zeit ist das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, auch fett, und somit geht das von dem SO_x-Absorber 21 freigegebene SO_x durch den NO_x-Absorber 16, ohne davon absorbiert zu werden. Ferner findet die NO_x-Freigabe- und Reduktions funktion des NO_x-Absorbers 16 auch zu dieser Zeit statt.

Nachdem eine konstante Zeit verstrichen ist, seitdem das Relais 28 eingeschaltet wurde, wird beurteilt, dass fast das gesamte SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben wurde, und wird somit die SO_x-Freigabefunktion beendet. Und zwar werden das Relais 28 ausgeschaltet, die sekundäre Kraftstoffeinspritzung gestoppt und das Abgassteuerventil 26 vollständig geöffnet.

Die Aufheizung des SO_x-Absorbers 21 wird gestartet, nachdem die Menge des Abgases, die durch den SO_x-Absorber 21 geströmt ist, niedrig gemacht wurde. Somit kann die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur des SO_x- Absorbers 21 höher als die Temperatur zur Freigabe von SO_x zu machen, reduziert werden.

Andererseits, wenn die absorbierte NO_x-Menge SN des NO_x- Absorbers 16 höher als die vorbestimmte Menge SN1 ist, wird die sekundäre Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, um dadurch die NO_x-Freigabe- und -Reduktionsfunktion des NO_x-Absorbers 16 durchzuführen. In diesem Fall wird die Menge der sekundären Kraftstoffeinspritzung QSF zu QNR gemacht, was eine Kraftstoffeinspritzmenge ist, die erforderlich ist, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, gleich dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis zu machen, das für die NO_x-Freigabe- und -Reduktionsfunktion geeignet ist, und die durch Experimente als eine Funktion der Herabdrückung DEP und der Motordrehzahl N erhalten wird. Diese QNR wird im ROM 32 im voraus in Form der Tabelle, die in Fig. 17 gezeigt ist, gespeichert.

Es soll betont werden, dass der SO_x-Absorber 21 nicht nur SO_x absorbiert, sondern auch NO_x, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist. Das absorbierte NO_x wird davon freigegeben und reduziert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases angefettet ist, das heißt wenn die SO_x-Freigabe funktion des SO_x-Absorbers 21 oder die NO_x-Freigabe funktion des NO_x-Absorbers 16 stattfindet.

Die Fig. 18 und 19 zeigen eine Routine zur Steuerung der SO_x-Freigabefunktion gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Routine wird durch periodische Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt.

Bezugnehmend auf die Fig. 18 und 19 wird zuerst im Schritt 100 beurteilt, ob ein SO_x-Freigabemerker gesetzt ist. Der SO_x-Freigabemerker ist gesetzt, wenn das SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben wird, und er wird zurückgesetzt, wenn die SO_x-Freigabefunktion nicht stattfindet. Wenn der SO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist, geht die Routine zu Schritt 101, wo die Fahrzeug fahrdistanz DD vom letzten Prozesszyklus zum vorliegendem Prozesszyklus auf der Grundlage des Ausgangs an Impulsen des Geschwindigkeitssensors 43 berechnet wird. Im folgenden Schritt 102 wird der kumulative Wert SDD der Fahrzeugfahrdistanz berechnet (SDD = SDD + DD). Im folgenden Schritt 103 wird beurteilt, ob der kumulative Wert SDD größer ist, als der vorbestimmte Wert SDD1. Wenn SDD ≦ SDD1 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Wenn SDD ≧ SDD1 ist, geht die Routine zu Schritt 104, wo die SO_x- Freigabefunktion des SO_x-Absorbers 21 gestartet wird.

Und zwar wird zuerst im Schritt 104 die Öffnung VS zum Verschließen des Abgassteuerventils 26 unter Verwendung der Tabelle, die in Fig. 15 gezeigt ist, berechnet. Im folgenden Schritt 105 wird die Öffnung VOP des Ventils 26 gleich VS gemacht. Im folgenden Schritt 106 wird die Kraftstoffeinspritzmenge QSR zur Anfettung des Luft- Kraftstoffgemisches des Abgases, das zum SO_x-Absorber 21 strömt, unter Verwendung der in Fig. 16 gezeigten Tabelle berechnet. Im folgenden Schritt 107 wird die sekundäre Kraftstoffeinspritzmenge QSF gleich zu QSR gemacht. Im folgenden Schritt 108 wird der Zählwert CSR, der eine Zeit darstellt, von der das Luft-Kraftstoff verhältnis des Abgases, das zum SO_x-Absorber 21 strömt, angefettet wird, um eins erhöht. Im folgenden Schritt 109 wird beurteilt, ob der Zählwert CSR größer als die Konstante CSR1 ist. Wenn CSR ≦ CSR1 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Wenn CSR < CSR1 ist, das heißt, wenn die konstante Zeit verstrichen ist, seitdem das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das zum SO_x- Absorber 21 strömt, angefettet wurde, geht die Routine zu Schritt 110, wo der SO_x-Freigabemerker zurückgesetzt wird. Im folgenden Schritt 111 wird das Relais 28 eingeschaltet. Somit wird die Aufheizung des SO_x-Absorbers 21 gestartet.

Wenn der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist, geht die Routine von Schritt 100 zu Schritt 112, wo VS unter Verwendung der in Fig. 15 gezeigten Tabelle berechnet wird, und in dem folgenden Schritt 113 wird die Öffnung VOP des Abgassteuerventils 26 zu VS gemacht. Im folgenden Schritt 114 wird der Zählwert CSS, der eine Zeit darstellt, während der der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist, um eins erhöht. Im folgenden Schritt 115 wird beurteilt, ob der Zählwert CSS größer als eine Konstante CSS1 ist. Wenn CSS ≦ CSS1 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Somit wird die SO_x-Freigabefunktion fortgeführt. Im Gegensatz dazu wird, wenn CS < CS1 ist, beurteilt, dass fast das gesamte SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben wurde, und somit geht die Routine zu Schritt 116, wo der SO_x-Freigabe merker zurückgesetzt wird. Im folgenden Schritt 117 wird das Relais 28 ausgeschaltet. Im folgenden Schritt 118 wird die sekundäre Kraftstoffeinspritzmenge QSF gleich Null gemacht, das heißt, die sekundäre Kraftstoff einspritzung wird gestoppt. Im folgenden Schritt 119 wird die Öffnung VOP des Abgassteuerventils 26 zu FL gemacht, was die vollständige Öffnung darstellt. Im folgenden Schritt 120 wird der kumulative Wert SDD gelöscht. Im folgenden Schritt 121 wird der Zählwert CSR gelöscht. Im folgenden Schritt 122 wird der Zählwert CSS gelöscht.

Fig. 20 zeigt eine Routine zur Steuerung der NO_x- Freigabefunktion gemäß dem vorliegenden Ausführungs beispiel. Die Routine wird periodisch durch Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt.

Bezugnehmend auf Fig. 20 wird im Schritt 140 zunächst beurteilt, ob der SO_x-Freigabemerker, der in der Routine, die in den Fig. 18 und 19 gezeigt ist, gesetzt oder zurückgesetzt wird, gesetzt ist. Wenn der SO_x-Freigabe merker zurückgesetzt ist, das heißt, wenn die SO_x- Freigabefunktion nicht stattfindet, geht die Routine zu Schritt 141, wo beurteilt wird, ob ein NO_x-Freigabemerker gesetzt ist. Der NO_x-Freigabemerker wird gesetzt, wenn das NO_x von dem NO_x-Absorber 16 freigegeben und reduziert wird, und er wird zurückgesetzt, wenn die NO_x-Freigabe funktion nicht stattfindet. Wenn der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist, das heißt wenn sowohl der SO_x- Freigabemerker als auch der NO_x-Freigabemerker zurück gesetzt sind, geht die Routine zum Schritt 142, wo die einströmende NO_x-Menge FN unter Verwendung der in Fig. 9B gezeigten Tabelle berechnet wird. Im folgenden Schritt 143 wird die absorbierte NO_x-Menge SN berechnet (SN = SN + FN.DLT). Im folgenden Schritt 144 wird beurteilt, ob die absorbierte NO_x-Menge größer als die vorbestimmte Menge SN1 1 ist, wie vorstehend beschrieben wurde. Wenn SN ≦ SN1 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Im Gegensatz dazu geht die Routine zu Schritt 145, wo der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt wird, wenn SN < SN1 ist. Im folgenden Schritt 146 wird die Kraftstoffeinspritz menge QNR zur Anfettung des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases, das zum NO_x-Absorber 16 strömt, unter Verwendung der in Fig. 17 gezeigten Tabelle berechnet. Im folgenden Schritt 147 wird die sekundäre Kraftstoff einspritzmenge QSF gleich zu QNR gemacht.

Wenn der NO_x-Freigabemerker gesetzt ist, geht die Routine von Schritt 141 zu Schritt 148, wo der Zählwert CN, der eine Zeit darstellt, während der NO_x-Freigabemerker gesetzt ist, um eins erhöht. Im folgenden Schritt 149 wird beurteilt, ob der Zählwert CN größer als eine Konstante CN1 ist. Wenn CN ≦ CN1 ist, wird der Prozess zyklus beendet. Im Gegensatz dazu, wenn CN ≧ CN1 ist, wird beurteilt, dass fast das gesamte NO_x von dem NO_x- Absorber 16 freigegeben ist, und somit geht die Routine zu Schritt 150, wo die sekundäre Kraftstoffeinspritzmenge QSR gleich Null gemacht wird. Im folgenden Schritt 151 wird der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt. Im folgenden Schritt 152 wird die absorbierte NO_x-Menge SN gelöscht. Im folgenden Schritt 153 wird der Zählwert CN gelöscht.

Im Gegensatz dazu geht die Routine von Schritt 140 zu den Schritten 151 bis 153, wenn der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist. Wie vorstehend beschrieben wurde, findet die NO_x-Freigabefunktion des NO_x-Absorbers 16 auch statt, wenn die SO_x-Freigabefunktion des SO_x-Absorbers 21 stattfindet. Ferner wird die NO_x-Freigabefunktion auch beendet, wenn die SO_x-Freigabefunktion beendet wird. Somit wird der NO_x-Freigabemerker zurückgesetzt oder zurückgesetzt gehalten, wenn der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist, und die absorbierte SO_x-Menge SN und der Zählerwert CN werden gelöscht.

Fig. 21 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel dar.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 14 gezeigt ist, in dem Punkt, dass die elektrische Heizung 27, das Relais 28 und die Batterie 29 nicht vorgesehen sind.

Wenn die sekundäre Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wird ein Teil des sekundären Kraftstoffes in der Verbrennungskammer 3 oder in der Auspuffleitung verbrannt. Somit wird die Temperatur des Abgases, das zum SO_x- Absorber 21 strömt, durch Erhöhung der Menge des sekundären Kraftstoffes, der in der Verbrennungskammer 3 oder in der Auspuffleitung verbrannt werden soll, erhöht. Deshalb wird in dem vorliegendem Ausführungsbeispiel die zeitliche Steuerung der sekundären Kraftstoff einspritzung, wenn die SO_x-Freigabefunktion des SO_x- Absorbers 21 stattfindet, noch früher als die zeitliche Steuerung, wenn die NO_x-Freigabefunktion des NO_x- Absorbers 16 stattfindet, eingestellt oder vorverlegt.

Das sekundäre Kraftstoffeinspritztiming RTD für die NO_x- Freigabefunktion wird nämlich zwischen 180 bis 210° Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt des Kompressions takts festgesetzt. Im Gegensatz dazu wird das sekundäre Kraftstoffeinspritztiming ADV für die SO_x-Freigabe funktion zwischen 90 und 180° Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs festgesetzt. Als ein Ergebnis wird die Temperatur des SO_x-Absorbers 21 höher gemacht als die Temperatur zur Freigabe von SO_x, und zwar ohne das elektrische Heizgerät.

Die Fig. 22 und 23 zeigen eine Routine zur Steuerung der SO_x-Freigabefunktion gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Routine wird durch periodische Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt. Es soll betont werden, dass die Routine zur Steuerung der NO_x-Freigabefunktion, die in Fig. 20 gezeigt ist, auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.

Bezugnehmend auf die Fig. 22 und 23 wird zuerst im Schritt 170 beurteilt, ob ein SO_x-Freigabemerkmal gesetzt ist. Der SO_x-Freigabemerker ist gesetzt, wenn das SO_x von dem SO_x-Absorber 21 freigegeben wird, und es wird zurück gesetzt, wenn die SO_x-Freigabefunktion nicht stattfindet. Wenn der SO_x-Freigabemerker zurückgesetzt ist, geht die Routine zu Schritt 171, wo die Fahrzeugfahrdistanz SDD vom letzten Prozesszyklus zum vorliegenden Prozesszyklus auf der Grundlage der Ausgangsimpulse des Geschwindig keitssensors 43 berechnet wird. Im folgenden Schritt 172 wird der kumulative Wert SDD der Fahrzeugfahrdistanz berechnet (SDD = SDD + DD). Im folgenden Schritt 173 wird beurteilt, ob der kumulative Wert SDD größer ist als der vorbestimmte Wert SDD1. Wenn SDD ≦ SDD1 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Wenn SDD < SDD1 ist, geht die Routine zu Schritt 174, wo der SO_x-Freigabemerker gesetzt wird.

Wenn der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist, geht die Routine von Schritt 170 zu Schritt 175, wo die Öffnung VS zum Schließen des Abgassteuerventils 26 unter Verwendung der in Fig. 15 gezeigten Tabelle berechnet wird. Im folgenden Schritt 176 wird die Öffnung VOP des Ventils 26 gleich VS gemacht. Im folgenden Schritt 177 wird das sekundäre Kraftstoffeinspritztiming ITS gleich zu ADV gemacht, das auf der voreilenden Seite eingestellt ist. Im folgenden Schritt 178 wird die Kraftstoffeinspritz menge QSR zum Anfetten des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases, das zum SO_x-Absorber 21 strömt, unter Verwendung der in Fig. 16 gezeigten Tabelle berechnet. Im folgenden Schritt 179 wird die sekundäre Kraftstoff einspritzmenge QSF gleich QSR gemacht. Im folgenden Schritt 180 wird der Zählwert CSS, der eine Zeit darstellt, während der der SO_x-Freigabemerker gesetzt ist, um eins erhöht. Im folgenden Schritt 181 wird beurteilt, ob der Zählwert CSS größer als ein Konstante CSS2 ist. Wenn CSS ≦ CSS2 ist, wird der Prozesszyklus beendet. Im Gegensatz dazu wird, wenn CS < CS2 ist, beurteilt, dass fast das gesamte SO_x aus dem SO_x-Absorber 21 freigegeben wurde, und somit geht die Routine zu Schritt 182, wo der SO_x-Freigabemerker zurückgesetzt wird. Im folgenden Schritt 183 wird die zeitliche Steuerung ITS der sekundären Kraftstoffeinspritzung gleich RTD gemacht, die zur nachlaufenden Seite eingestellt ist. Somit wird die sekundäre Kraftstoff einspritzung mit dem Timing RTD ausgeführt, wenn die NO_x- Freigabefunktion des NO_x-Absorbers 16 begonnen wird. Im folgenden Schritt 184 wird die sekundäre Kraftstoff einspritzmenge QSF gleich Null gemacht, das heißt, die sekundäre Kraftstoffeinspritzung wird gestoppt. Im folgenden Schritt 185 wird die Öffnung VOP des Abgas steuerventils 26 zu FL gemacht, was die vollständige Öffnung darstellt. Im folgenden Schritt 186 wird der kumulative Wert SDD gelöscht. Im folgenden Schritt 187 wird der Zählwert des CSS gelöscht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Vorrichtung zur Reinigung eines Abgases eines Motors zu schaffen, die in der Lage ist, die absorbierte, schwefel haltige Komponente von dem Schwefelabsorber schnell und ausreichend freizugeben.

Claims

1. Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Motors (1), der eine Auspuffleitung (15) hat, wobei die Vorrichtung folgende Bauteile aufweist:
einen in der Auspuffleitung (15) angeordneten Schwefelabsorber (16), der eine schwefelhaltige Komponente absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und die absorbierte schwefelhaltige Komponente freigibt, wenn die Sauerstoff konzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird und die Temperatur des Schwefelabsorbers höher als die Temperatur zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist, und
eine Freigabeeinrichtung zur Freigabe der absorbierten, schwefelhaltigen Komponente von dem Schwefelabsorber (16), die das Luft-Kraftstoffverhältnis des zum Schwefelabsorber strömenden Abgases zeitweilig stöchiometrisch oder fett einstellt, wenn die Temperatur des Schwefelabsorbers höher als die Temperatur zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist,
gekennzeichnet durch
eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob die Temperatur (TEXN) des Schwefelabsorbers (16) höher als die Temperatur (TEXN1) zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist und ob die Strömungsgeschwindigkeit (SVN) des durch den Schwefelabsorber strömenden Abgases niedriger als eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit (SVN1) ist,
wobei die Freigabeeinrichtung das Luft-Kraftstoff verhältnis des zu dem Schwefelabsorber (16) strömenden Abgases zeitweise stöchiometrisch oder fett einstellt, wenn die Beurteilungseinrichtung beurteilt,
dass die Temperatur (TEXN) des Schwefelabsorbers höher als die Temperatur (TEXN1) zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist und
dass die Strömungsgeschwindigkeit (SVN) des durch den Schwefelabsorber strömenden Abgases niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit (SVN1) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die schwefel haltige Komponente ein Schwefeloxid SO_x ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Luft- Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das in der Verbrennungskammer des Motors (1) verbrannt werden soll, stöchiometrisch oder fett eingestellt wird, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des zum Schwefelabsorber (16) strömenden Abgases stöchiometrisch oder fett einzustellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Motor (1) mit einer Kraftstoffeinspritzdüse (4) versehen ist, die Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer (3) des Motors einspritzt, und die Freigabeeinrichtung die Kraftstoffeinspritzdüse (4) steuert, um Kraftstoff sekundär im Arbeitstakt oder im Ausstoßtakt des Motors einzuspritzen, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des zum Schwefelabsorber (16) strömenden Abgases stöchiometrisch oder fett einzustellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Beurteilungseinrichtung auf der Grundlage des Motor betriebszustandes beurteilt, ob die Temperatur (TEXN) des Schwefelabsorbers (16) höher als die Temperatur (TEXN1) zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Beurteilungsvorrichtung auf der Grundlage des Motor betriebszustandes beurteilt, ob die Strömungsgeschwindig keit (SVN) des durch den Schwefelabsorber (16) strömenden Abgases niedriger als die vorbestimmte Strömungs geschwindigkeit (SVN1) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schwefelabsorber (16) einen NO_x-Absorber umfasst, der NO_x absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und das absorbierte NO_x freigibt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der NO_x-Absorber (16) aus mindestens einer Substanz besteht, die aus Alkalimetallen, wie Kalium, Natrium, Lithium und Cäsium; Erdalkalimetallen, wie Barium und Kalzium; Seltenerdmetallen, wie Lanthan und Yttrium, und aus Edelmetallen, wie Platin ausgewählt ist, und auf einem Träger getragen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, die außerdem eine Einrichtung zur zeitweisen, stöchiometrischen oder fetten Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses des zum NO_x- Absorber (16) strömenden Abgases aufweist, um das absorbierte NO_x von dem NO_x-Absorber freizugeben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Luft- Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das in der Verbrennungskammer (3) des Motors (1) verbrannt werden soll, für gewöhnlich mager gehalten wird.

11. Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Motors (1), der eine Auspuffleitung (15) hat, wobei die Vorrichtung folgende Bauteile aufweist:
einen in der Auspuffleitung (15) angeordneten Schwefelabsorber (21), der eine schwefelhaltige Komponente absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und die absorbierte, schwefelhaltige Komponente freigibt, wenn die Sauerstoff konzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird und die Temperatur des Schwefelabsorbers höher als die Temperatur zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist, und
eine Freigabeeinrichtung zur Freigabe der absorbierten, schwefelhaltigen Komponente von dem Schwefelabsorber (21), die das Luft-Kraftstoffverhältnis des zum Schwefelabsorber strömenden Abgases zeitweilig stöchiometrisch oder fett einstellt, wenn die Temperatur des Schwefelabsorbers höher als die Temperatur zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist,
gekennzeichnet durch
eine Strömungsgeschwindigkeitssteuereinrichtung zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Schwefelabsorber (21) strömenden Abgases, um die Strömungsgeschwindigkeit niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit einzustellen,
wobei die Freigabeeinrichtung das Luft-Kraftstoff verhältnis des zu dem Schwefelabsorber (21) strömenden Abgases zeitweise stöchiometrisch oder fett einstellt, wenn die Temperatur des Schwefelabsorbers höher als die Temperatur zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente ist und die Strömungsgeschwindigkeitssteuereinrichtung die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Schwefelabsorber strömenden Abgases niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit eingestellt hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die schwefelhaltige Komponente ein Schwefeloxid SO_x ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Luft- Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das in der Verbrennungskammer (3) des Motors (1) verbrannt werden soll, stöchiometrisch oder fett eingestellt wird, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des zum Schwefelabsorber (21) strömenden Abgases stöchiometrisch oder fett einzustellen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Motor (1) mit einer Kraftstoffeinspritzdüse (11) versehen ist, die Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer (3) des Motors einspritzt, und die Freigabeeinrichtung die Kraftstoffeinspritzdüse (11) steuert, um Kraftstoff sekundär im Arbeitstakt oder im Ausstoßtakt des Motors einzuspritzen, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des zum Schwefelabsorber (21) strömenden Abgases stöchiometrisch oder fett einzustellen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, die außerdem eine Temperatursteuereinrichtung zur Steuerung der Temperatur des Schwefelabsorbers (21) aufweist, um dessen Temperatur höher als die Temperatur zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente einzustellen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Temperatursteuereinrichtung eine elektrische Heizung (27) aufweist, um den Schwefelabsorber (21) zu erwärmen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15,
bei der der Motor (1) mit einer Kraftstoffeinspritzdüse (11) versehen ist, die Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer (3) des Motors einspritzt und
bei der die Temperatursteuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzdüse steuert, um Kraftstoff sekundär im Arbeitstakt oder im Ausstoßtakt des Motors einzuspritzen, um den Schwefelabsorber (21) zu erwärmen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, die außerdem eine Abschätzeinrichtung zum Abschätzen der in dem Schwefel absorber (21) absorbierten Menge der schwefelhaltigen Komponente aufweist, wobei die Temperatursteuereinrichtung die Temperatur des Schwefelabsorbers höher als die Temperatur zur Freigabe der schwefelhaltigen Komponente einstellt, wenn die von der Abschätzeinrichtung abgeschätzte Schwefelkomponentenmenge größer als eine vorbestimmte Menge ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Strömungs geschwindigkeitssteuereinrichtung eine Reduziereinrichtung zur Reduzierung der zum Schwefelabsorber (21) strömenden Abgasmenge aufweist, um die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Schwefelabsorber strömenden Abgases niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit einzustellen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Reduzier einrichtung eine Freigabeleitung (24), die mit der Auspuffleitung (15) stromaufwärts vom Schwefelabsorber (21) verbunden ist, und eine Einrichtung (26) zur Einführung des Abgases vom Motor (1) in die Freigabeleitung aufweist, wobei die in die Freigabeleitung (24) eingeführte Abgasmenge erhöht wird, um die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Schwefelabsorber strömenden Abgases niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit einzustellen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, die außerdem eine Abschätzeinrichtung zum Abschätzen der in dem Schwefel absorber (21) absorbierten Menge der schwefelhaltigen Komponente aufweist, wobei die Strömungsgeschwindigkeits steuereinrichtung die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Schwefelabsorber strömenden Abgases niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit einstellt, wenn die von der Abschätzeinrichtung abgeschätzte Schwefel komponentenmenge größer als eine vorbestimmte Menge ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Schwefelabsorber (21) einen NO_x-Absorber umfasst, der NO_x absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und das absorbierte NO_x freigibt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der der NO_x-Absorber (21) aus mindestens einer Substanz besteht, die aus Alkalimetallen, wie Kalium, Natrium, Lithium und Cäsium; Erdalkalimetallen, wie Barium und Kalzium; Seltenerdmetallen, wie Lanthan und Yttrium, und aus Edelmetallen, wie Platin ausgewählt ist, und auf einem Träger getragen wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, die außerdem eine Einrichtung zur zeitweisen, stöchiometrischen oder fetten Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses des zum NO_x- Absorber (21) strömenden Abgases aufweist, um das absorbierte NO_x von dem NO_x-Absorber freizugeben.

25. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Schwefelabsorber (21) einen SO_x-Absorber umfasst, der SO_x absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und das absorbierte SO_x freigibt, wenn die Sauerstoffkonzentration im einströmenden Abgas niedriger wird und die Temperatur des SO_x-Absorbers höher als die SO_x-Freigabetemperatur des SO_x-Absorbers ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der der SO_x-Absorber (21) aus mindestens einer Substanz besteht, die aus Lithium und Übergangsmetallen, wie Eisen, Kupfer, Mangan, Nickel und Zinn ausgewählt ist, und auf einem Träger getragen wird.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, die außerdem einen NO_x-Absorber (16) aufweist, der in dem Auspuffrohr (15) stromabwärts von dem SO_x-Absorber (21) angeordnet ist und der NO_x absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und das absorbierte NO_x freigibt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der der NO_x-Absorber (16) aus mindestens einer Substanz besteht, die aus Alkalimetallen, wie Kalium, Natrium, Lithium und Cäsium; Erdalkalimetallen, wie Barium und Kalzium; Seltenerdmetallen, wie Lanthan und Yttrium, und aus Edelmetallen, wie Platin ausgewählt ist, und auf einem Träger getragen wird.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27, die außerdem eine Bypassleitung (24), die die Auspuffleitung (15) stromaufwärts vom SO_x-Absorber (21) mit der Auspuffleitung zwischen dem SO_x-Absorber (21) und dem NO_x-Absorber (16) verbindet, und eine Einrichtung (26) zur Einführung des Abgases vom Motor (1) in die Bypassleitung aufweist, wobei die in die Bypassleitung (24) eingeführte Abgasmenge erhöht wird, um die Strömungsgeschwindigkeit des durch den SO_x- Absorber (21) strömenden Abgases niedriger als die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit einzustellen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 27, die außerdem eine Einrichtung zur zeitweisen, stöchiometrischen oder fetten Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses des zum NO_x- Absorber (16) strömenden Abgases aufweist, um das absorbierte NO_x von dem NO_x-Absorber freizugeben.

31. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Luft- Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das in der Verbrennungskammer (3) des Motors (1) verbrannt werden soll, für gewöhnlich mager gehalten wird.