DE19913949A1 - Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen

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Abstract

Eine Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine (50), wobei die Brennkraftmaschine (50) einen NO¶x¶-Katalysator (18), der NO¶x¶ absorbiert oder adsorbiert, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases der Brennkraftmaschine mager ist, und weniger NO¶x¶ absorbiert oder adsorbiert, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis oder fetter ist, sowie einen Abgassensor (11), der vor oder hinter dem NO¶x¶-Katalysator (18) angeordnet ist, enthält. Die Steuervorrichtung enthält eine Einrichtung (63) zum Berechnen oder Schätzen der Menge der Schwefelkomponenten im Abgas und eine Einrichtung (64) zum Ändern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Brennkraftmaschine anhand des erfaßten Wertes bezüglich der Schwefelkomponenten-Konzentration. Wenn der berechnete oder geschätzte Wert der Schwefelkomponenten wenigstens gleich einem vorgegebenen Wert (alpha, beta) ist, senkt die Betriebsart-Änderungseinrichtung (64) die Häufigkeit des Magerverbrennungsbetriebs der Brennkraftmaschine ab, verkürzt die Zeit, während der der Magerverbrennungsbetrieb ohne Unterbrechung andauert, oder sperrt den Magerverbrennungsbetrieb.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Abgas­ reinigung für Brennkraftmaschinen und insbesondere eine Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraft­ maschine, die mit einem NOx-Katalysator ausgerüstet ist und einen Magerverbrennungsbetrieb ausführt.
Magerverbrennungsbrennkraftmaschinen sind entwickelt worden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und die CO2- Emissionen zu kontrollieren. Andererseits ist es üblich, im Abgasweg einer Brennkraftmaschine einen Dreiwegekata­ lysator vorzusehen, um das Abgas der Brennkraftmaschine zu reinigen. Nun ist der Dreiwegekatalysator zwar für die Reinigung des Abgases in der Umgebung des stöchiometri­ schen Luft-/Kraftstoffverhältnisses geeignet, er besitzt jedoch eine niedrige NOx-Reinigungsleistung im Bereich eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses für eine Magerver­ brennung. Daher besteht ein Bedarf an Techniken zur Unterdrückung von NOx-Emissionen in die Atmosphäre im Magerverbrennungsbereich des Luft-/Kraftstoffverhält­ nisses bei Verwendung einer Magerverbrennungsbrennkraft­ maschine.
Aus JP 2600492-A ist eine Steuervorrichtung zur Abgasrei­ nigung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die in einer Abgasleitung ein NOx-Absorptionsmittel aufweist, das NOx absorbiert, wenn das Abgas von der Brennkraftmaschine ein Luft-/Kraftstoffverhältnis besitzt, das im Magerverbren­ nungsbereich liegt, und das absorbierte NOx freisetzt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem in das NOx-Ab­ sorptionsmittel strömenden Abgas abgesenkt wird.
Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung besteht jedoch das Problem, daß dann, wenn im Abgas der Brennkraftma­ schine Schwefelkomponenten enthalten sind, das NOx-Ab­ sorptionsmittel mit Schwefel (SOx) zu Sulfid reagiert, wodurch die NOx-Absorptionsleistung erheblich abgesenkt wird. Wenn ferner das NOx-Absorptionsmittel mit Schwefel (SOx) zu Sulfid reagiert und das Sulfid absorbiert wird, kann das absorbierte Sulfid vom NOx-Absorptionsmittel nur schwer freigesetzt werden, so daß das NOx-Absorptionsmit­ tel zu einer dauerhaften Verschmutzung neigt, so daß das NOx-Absorptionsmittel nur schwer wiederhergestellt werden kann und seine Lebensdauer verkürzt wird.
Um in einer Steuervorrichtung einer Magerverbrennkraftma­ schine mit NOx-Absorptionsmittel zu verhindern, daß das durch die Reaktion mit Schwefel gebildete Sulfid im NOx- Absorptionsmittel verbleibt, schlägt JP 7-217474-A eine Steuervorrichtung vor, in der eine Einrichtung zum Schät­ zen der im NOx-Absorptionsmittel absorbien SOx-Menge sowie eine Einrichtung zum Erfassen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels vorgesehen sind. Wenn die SOx- Menge, die gemäß der Schätzung im NOx-Absorptionsmittel absorbiert wird, einen zulässigen Wert übersteigt und die Temperatur des NOx-Absorptionsmittel höher als eine im voraus festgelegte Temperatur ist und wenn das Luft-/­ Kraftstoffverhältnis des während des Betriebs der Brenn­ kraftmaschine in das NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases einen stöchiometrischen Wert oder einen mageren Wert hat, wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases vorübergehend fett eingestellt, um SOx aus dem NOx-Absorptionsmittel freizusetzen und das NOx-Absorptionsmittel wiederherzu­ stellen. Ferner sind beispielsweise aus JP 6-88518-A und JP 7-186785-A verschiedene Techniken zur Wiederherstel­ lung eines NOx-Absorptionsmittels durch Erfassen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Brennkraftmaschine, der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels und der SOx-Menge im NOx-Absorptionsmittel und verschiedene Techniken zur Steuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Brenn­ kraftmaschine mit dem Ziel der Freisetzung des im NOx- Absorptionsmittel absorbierten SOx bekannt.
Jede der obigen Techniken dient der Wiederherstellung des NOx-Absorptionsmittels durch Freisetzen und Trennen des im NOx-Absorptionsmittel absorbierten SOx aus dem NOx- Absorptionsmittel, wobei die Menge von SOx, die im NOx- Absorptionsmittel enthalten ist, gemessen und geschätzt wird und das Luft-/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftma­ schine gesteuert wird. Der Schwerpunkt dieser Techniken liegt somit darauf, das im NOx-Absorptionsmittel absor­ bierte SOx zu entfernen, es handelt sich jedoch hierbei nicht um Techniken, die eine Verschlechterung des NOx- Absorptionsmittels durch SOx verhindert, indem von vorn­ herein die Absorption von SOx im NOx-Absorptionsmittel verhindert wird.
Wie oben erwähnt worden ist, ist es dann, wenn Schwefel (SOx) zu Sulfid reagiert und im NOx-Absorptionsmittel absorbiert wird, schwierig, das absorbierte Sulfid frei­ zusetzen, wobei das NOx-Absorptionsmittel stark zu einer dauerhaften Verschmutzung neigt, so daß das NOx-Absorpti­ onsmittel selbst dann nicht einfach wiederhergestellt werden kann, wenn die obigen Techniken verwendet werden, weshalb das Problem der Verschlechterung des NOx-Absorp­ tionsmittels noch immer besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervor­ richtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die einen NOx-Katalysator (ein NOx-Absorptions­ mittel) während langer Zeit verwenden kann, ohne ver­ schmutzt zu werden, selbst wenn das Abgas von einer Magerverbrennungsbrennkraftmaschine Schwefelkomponenten (SOx) enthält, und die verhindert, daß die NOx-Emissions­ menge ansteigt, selbst wenn die Ansprechgeschwindigkeit auf Signale von einem Abgassensor erniedrigt ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen wird grundsätzlich in einer Brennkraftmaschine verwendet, die mit einem NOx-Katalysa­ tor ausgerüstet ist, der NOx absorbiert oder adsorbiert, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases im mage­ ren Bereich liegt, wobei das absorbierte oder adsorbierte NOx reduziert wird, wenn das Abgas ein Gemisch darstellt, das fetter als das stöchiometrische Luft-/Kraft­ stoffverhältnis ist, wobei die Brennkraftmaschine ferner mit einem vor oder hinter dem NOx-Katalysator ange­ ordneten Abgassensor ausgerüstet ist. Erfindungsgemäß sind eine Schwefelkomponenten-Berechnungseinrichtung zum Berechnen oder Schätzen eines Wertes der Schwefelkompo­ nenten im Abgas sowie eine Betriebsart-Änderungseinrich­ tung zum Ändern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Brennkraftmaschine anhand des berechneten oder geschätz­ ten Wertes der Schwefelkomponenten vorgesehen, wobei die Betriebsart-Änderungseinrichtung die Häufigkeit des Magerverbrennungsbetriebs der Brennkraftmaschine absenkt oder die Zeit, in der der Magerverbrennungsbetrieb unun­ terbrochen andauert, verkürzt oder den Magerverbrennungs­ betrieb sperrt, wenn der berechnete oder geschätzte Wert der Schwefelkomponenten wenigstens ein vorgegebener Wert ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Schwefelkonzen­ trationssensor zur Erfassung der Konzentration von Schwe­ fel in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine vorgese­ hen, wobei die obengenannte Schwefelkomponenten-Berech­ nungseinrichtung die Konzentration von Schwefel anhand der Ausgangssignale des obengenannten Abgassensors be­ rechnet oder schätzt, wobei sie einen hohen Schwefelkon­ zentrationswert schätzt, wenn die Ansprechgeschwindigkeit des Abgassensors absinkt.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen mit dem obigen Aufbau schätzt oder berechnet die Schwefelkonzentration in dem durch die Abgasleitung der Brennkraftmaschine strömenden Abgas unter Verwendung des Abgassensors oder des Schwefelkon­ zentrationssensors, ändert das Luft-/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschine anhand des berechneten Ergebnisses und wählt eine Betriebsart, in der Schwefelkomponenten im NOx-Katalysator nicht absorbiert werden, so daß eine Verschlechterung des NOx-Katalysators aufgrund von Schwe­ fel und die Zunahme der NOx-Emissionsmenge verhindert werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer zweckmä­ ßigen Ausführung, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus einer Brennkraftmaschine, die mit einer Steuer­ vorrichtung zur Abgasreinigung der Erfindung ver­ sehen ist;
Fig. 2 einen Blockschaltplan der Steuervorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der NOx-Reini­ gungsraten (im Normalfall und bei schwefelbeding­ ter Verschlechterung) eines NOx-Katalysators für verschiedene Luft-/Kraftstoffverhältnisse der Brennkraftmaschine;
Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Magerver­ brennungsbetriebsbereichs in Abhängigkeit der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine;
Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Ansprech­ verhaltens eines Abgassensors auf die Schwefel­ konzentration im Abgas;
Fig. 6a ein Diagramm zur Veranschaulichung der Erfas­ sungssignalform-Änderung eines O2-Sensors;
Fig. 6b ein Diagramm zur Veranschaulichung der Erfas­ sungssignalform-Änderung eines linearen L/K-Sen­ sors; und
Fig. 7 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Steueropera­ tion der Steuervorrichtung.
Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Steuersystems für eine Brennkraftmaschine, das die Steuervorrichtung zur Abgasreinigung enthält. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird in die Brennkraftmaschine 50 anzusaugende Luft über Luftreiniger 19 angesaugt, so daß die Luft durch einen Luftmengenmesser 1 und eine die Ansaugluftmenge steuernde Drosselklappe 2 in einen Sammler 22 eintritt. Die Dros­ selklappe 2 ist mit einem elektronischen Drosselaktuator 16 verbunden, der die Drosselklappe 2 antreibt, so daß die Ansaugluftmenge durch Betätigen der Drosselklappe gesteuert werden kann, indem der elektronische Drosselak­ tuator 16 entsprechend angetrieben wird.
Die Ansaugluft, die den Sammler 22 erreicht, wird an die einzelnen mit einem Zylinder 23 der Brennkraftmaschine verbundenen Ansaugrohre 24 verteilt und dann in die Brennkammer des entsprechenden Zylinders 23 eingeleitet.
Andererseits wird von einem Kraftstofftank 25 Kraftstoff wie etwa Benzin angesaugt und durch eine Kraftstoffpumpe 26 mit Druck beaufschlagt und dann von einer Einspritz­ einrichtung 6 in jedes der Ansaugrohre 24 eingespritzt.
Die Luft und der Kraftstoff, die in die Brennkammer im Zylinder 23 durch Öffnen eines Einlaßventils 20 eintre­ ten, werden vermischt, durch eine Zündkerze 27, an die von einer Zündspule eine Spannung angelegt wird, gezündet und anschließend verbrannt.
Das durch die Verbrennung in der Brennkammer der Brenn­ kraftmaschine 50 gebildete Abgas wird durch Öffnen eines Auslaßventils 21 in das Abgasrohr 28 geleitet und aus der Brennkraftmaschine 50 über einen NOx-Katalysator 18 entleert. Ein Teil des Abgases im Abgasrohr 28 wird durch eine Rohrleitung 29 zum Sammler 22 zurückgeführt. Die Rohrleitung 29 besitzt ein AGR-Ventil 7, das darin ange­ ordnet ist, um die rückzuführende Abgasmenge zu steuern. Das AGR-Ventil 7 steuert die Öffnungsfläche elektrisch anhand der Druckdifferenz zwischen dem stromaufseitigen Abschnitt und dem stromabseitigen Abschnitt des AGR- Ventils 7 und des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des Abgases, wodurch die rückzuführende Abgasmenge bestimmt wird.
Das System umfaßt ferner einen Luftmengensensor 1, einen Drehzahlsensor 15, einen Wassertemperatursensor 14 und einen Fahrpedalsensor (Lasterfassungssensor) 13, wobei Erfassungssignale von den jeweiligen Sensoren in eine Steuereinheit 10 eingegeben werden, in der die in die Brennkraftmaschine 50 anzusaugende Ansaugluftmenge Qa, die Motordrehzahl N, die Motorkühlwassertemperatur Tw und dergleichen berechnet werden. Im Abgasrohr 29 sind ein Abgassensor 11 und ein Schwefelkonzentrationssensor 30 angeordnet, wobei der Abgassensor 11 das Luft- /Kraftstoffverhältnis des Abgases erfaßt und der Schwe­ felkonzentrationssensor 30 die Konzentration von Schwefel erfaßt und wobei die Erfassungssignale dieser Sensoren 11 bzw. 30 in die Steuereinheit 10 eingegeben werden.
Der elektronische Drosselaktuator 16 öffnet und schließt die Drosselklappe 2 anhand der Signale vom Fahrpedalsen­ sor 13, wodurch die in die Brennkraftmaschine 50 anzusau­ gende Luftmenge geändert wird, um die Motorausgangslei­ stung zu steuern. Um den von der Einspritzeinrichtung 6 eingespritzten Kraftstoff gut zu zerstäuben, wird von einem Hilfsluftsteuerventil 3 ein Luftstrahl an einen Strahlauslaß der Einspritzeinrichtung 6 geliefert. Es ist möglich, anstelle des Hilfsluftsteuerventils 3 eine Luftpumpe für die Hilfsluft zu verwenden.
Die Gasströmungssteuerung im Zylinder 23 der Brennkraft­ maschine 50 wird durch Öffnen und Schließen einer Dros­ selklappe 5 ausgeführt, indem ein Gasströmungsaktuator 17 angetrieben wird, um die Luftmenge einzustellen, die sich durch eine Gasströmungserzeugungsleitung 4 bewegt. Die von der Gasströmungserzeugungsleitung 4 ausgestoßene Luft strömt mit hoher kinetischer Energie in den Zylinder 23 und bildet im Zylinder 23 eine Wirbelströmung. Dadurch erfolgt eine Schichtladungsverbrennung, so daß eine Magerverbrennung verwirklicht werden kann. Die Zündung im Zylinder 23 erfolgt durch die Zündspule 9. Eine Zündzeit­ punktverzögerung kann das Abgas reduzieren, ferner steigt dadurch die Abgastemperatur an, so daß der Katalysator frühzeitig aktiviert werden kann.
Das AGR-Steuerventil 7 dient der Reduzierung der NOx- Emissionsmenge durch Absenken der Verbrennungstemperatur durch Einleiten des Abgases in das Ansaugrohr 24 der Brennkraftmaschine 50. Der NOx-Katalysator dient der Reinigung des Abgases (Dreiwege-Katalysatorfunktion) und der Absorption oder der Adsorption von NOx während des Magerverbrennungsbetriebs sowie der Reduzierung des absorbierten oder adsorbierten NOx, wenn das Gemisch gleich dem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis (L/K = 14,7) oder fetter ist. Statt des NOx-Katalysators, der NOx während des Magerverbrennungsbetriebs absorbiert oder adsorbiert, kann ein NOx-Katalysator des Reaktions­ typs verwendet werden.
Die obenerwähnte Steuereinheit 10 empfängt ferner Signale von verschiedenen Sensoren, erfaßt die Betriebszustände der Brennkraftmaschine 50, führt eine vorgegebene Verar­ beitung aus, gibt verschiedene Steuersignale aus, die als Ergebnis der Verarbeitung erhalten werden, d. h. Signale für die Einspritzeinrichtung 6, die Zündspule 9, den elektronischen Drosselaktuator 17 zum Betätigen der Drosselklappe 2, das elektronisch gesteuerte AGR-Ventil 7 und dergleichen, und führt somit eine Kraftstoffzufuhr­ steuerung, eine Zündzeitpunktsteuerung, eine Ansaugluft­ mengensteuerung, eine Abgasemissionssteuerung und der­ gleichen aus.
Der Abgassensor 11, der vor dem NOx-Katalysator 18 ange­ ordnet ist, erfaßt das Luft-/Kraftstoffverhältnis, die Gaskonzentration usw. des Abgases, wobei für diesen Abgassensor 11 ein O2-Sensor des Typs, der erfaßt, ob das Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter oder magerer als das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis ist, oder ein linearer L/K-Sensor, der entsprechend dem Luft-/Kraft­ stoffverhältnis eine lineare Ausgangsspannung ausgibt, verwendet wird.
Die Steuereinheit 10 berechnet Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine 50 durch Verarbeiten von Signalen, die von einem Kurbelwinkelsensor 15 erfaßt werden. Die Motor­ drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine 50 sind mit der Verbrennungsstabilität der Brennkraftmaschine 50 stark korreliert.
Fig. 2 ist ein Blockschaltplan der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftma­ schinen. Die Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung 60, die interne Funktionen der Steuereinheit 10 ausführt, enthält eine Abgasreinigungs-Steuervorrichtung 61, die ihrerseits eine Schwefelkomponenten-Berechnungseinrich­ tung 63 und eine Luft-/Kraftstoffverhältnis- oder Be­ triebsart-Änderungseinrichtung 64 enthält. Die Brenn­ kraftmaschinen-Steuervorrichtung 60 enthält ferner eine Luft-/Kraftstoffverhältnis- oder Betriebsart-Berechnungs­ einrichtung 62, die Betriebsarten mit magerer Verbren­ nung, fetter Verbrennung und dergleichen berechnet und somit das Luft-/Kraftstoffverhältnis anhand der Ausgangs­ signale vom Drehzahlsensor 15, vom Lasterfassungssensor und dergleichen bestimmt.
Die Einrichtung 63 zur Berechnung der Schwefelkomponenten im Abgas berechnet oder schätzt die Konzentration von Schwefel, der in dem durch das Abgasrohr 28 strömenden Abgas enthalten ist, anhand der Ausgangssignale vom Abgassensor 11 und gibt das Rechenergebnis in die Be­ triebsart-Änderungseinrichtung 64 ein. Die Betriebsart- Änderungseinrichtung 64 ändert die von der Betriebsart- Berechnungseinrichtung anhand des Wertes der Schwefelkon­ zentration berechnete Betriebsart, wenn der Wert gleich einem vorgegebenen Wert oder höher ist. Die Betriebsart­ änderungen umfassen die Reduzierung der Häufigkeit des Magerverbrennungsbetriebs der Brennkraftmaschine, die Verkürzung der Dauer, in der der Magerverbrennungsbetrieb ohne Unterbrechung ausgeführt wird, und die Sperrung des Magerverbrennungsbetriebs. Die Betriebsartänderung ver­ hindert eine Zunahme der Schwefelverschmutzung des NOx- Katalysators sowie eine Zunahme der NOx-Emissionsmenge.
Fig. 3 zeigt die Änderungen des Luft-/Kraftstoff­ verhältnisses L/K und der NOx-Reinigungsrate (Prozentsatz) des NOx-Katalysators 18, wenn die Brenn­ kraftmaschine 50 wiederholt eine Betriebsart mit stöchio­ metrischem Luft-/Kraftstoffverhältnis und einen Magerver­ brennungsbetrieb ausführt. Der NOx-Katalysator 18 dient der Absorption oder der Adsorption von NOx, die in Abhän­ gigkeit von der Zeit, die seit dem Wechsel in den Mager­ verbrennungsbetrieb verstreicht, absinkt, so daß die NOx- Reinigungsrate mit abnehmender Absorption oder Adsorption von NOx ebenfalls abnimmt. Wenn der NOx-Katalysator 18 mit Schwefel verschmutzt ist, wird die NOx-Absorptions- oder -Adsorptionsfunktion erheblich verschlechtert, wobei die NOx-Reinigungsrate schnell abnimmt, wie durch Strichlinien gezeigt ist. Was die Verschmutzung mit Schwefel betrifft, kann die Geschwindigkeit der Ver­ schlechterung durch Reduzierung der Häufigkeit des Mager­ verbrennungsbetriebs abgesenkt werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß bei abnehmender Sauerstoffkonzentra­ tion, die für die Bildung von Sulfid notwendig ist, die Reaktion des NOx-Absorptionsmittels bzw. des NOx-Adsorp­ tionsmittels in Sulfid erschwert wird.
Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Magerverbren­ nungsbetriebsbereichs anhand einer Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Motorlast. Der gewöhnliche Be­ triebsbereich ist ein Magerverbrennungsbetriebsbereich mit gutem Kraftstoffverbrauch (und gutem Kraftstoffwir­ kungsgrad), während das Luft-/Kraftstoffverhältnis in einem Bereich mit hoher Motorlast auf das stöchiometri­ sche Luft-/Kraftstoffverhältnis (L/K = 14,7) oder auf ein noch fetteres Luft-/Kraftstoffverhältnis (L/K = 13,5) für hohe Ausgangsleistung gesetzt wird.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Schwefelkonzen­ tration und der Ansprechzeit von Signalen des Abgassen­ sors 11. Die Schwefelkonzentration kann durch einen Schwefelkonzentrationssensor 30, der insbesondere hierfür vorgesehen ist, erfaßt werden, die Schwefelkonzentration kann jedoch indirekt durch Messen der Ansprechzeit des Abgassensors 11 geschätzt werden.
Die Fig. 6a und 6b zeigen Änderungen des Ausgangsspan­ nungssignals für den Fall, in dem der O2-Sensor (in Fig. 6a) oder der lineare L/K-Sensor (in Fig. 6b) als Abgassensor 11 verwendet wird. Wenn die Schwefelkonzen­ tration im Abgas hoch ist, wird die Ansprechzeit wie durch die Strichlinie gezeigt niedrig, so daß die Ände­ rung mäßig wird. Die Ansprechzeit kann durch den diffe­ rentiellen Wert eines Signals, die Ansprechzeit nach der Änderung des gesteuerten Luft-/Kraftstoffverhältnisses, oder die Zeit, während der die Ausgangsspannung zwischen vorgegebenen Spannungspegeln wechselt, berechnet werden.
Fig. 7 zeigt einen Ablaufplan zur Erläuterung des Be­ triebs der Abgasreinigungs-Steuervorrichtung gemäß dieser Ausführung der Erfindung.
Zunächst wird im Schritt 30 ein Signal des Abgassensors 11 erfaßt, woraufhin im Schritt 31 die Ansprechzeit des Abgassensors 11 anhand der obigen Erfassung berechnet wird. Im Schritt 32 wird die Schwefelkonzentration S (ppm) anhand der Ansprechzeit τ (ms) des Abgassensors 11 und des Kennliniendiagramms nach Fig. 5 berechnet. Im Schritt 33 wird die berechnete Schwefelkonzentration S mit einem vorgegebenen Wert α verglichen, um zu beurtei­ len, ob die Konzentration S gleich oder größer als der Wert α ist, woraufhin der Ablauf zum Schritt 35 weiter­ geht, wenn die Schwefelkonzentration S gleich oder klei­ ner als der vorgegebene Wert α ist. Dann wird der Mager­ verbrennungsbetrieb zugelassen und der Steuerablauf ist beendet. Wenn im Schritt 33 festgestellt wird, daß die Schwefelkonzentration S größer als der vorgegebene Wert α ist, geht der Ablauf weiter zum Schritt 34. Im Schritt 34 wird die Schwefelkonzentration S mit einem weiteren vorgegebenen Wert β verglichen, wobei der Ablauf dann, wenn festgestellt wird, daß die Konzentration S kleiner oder gleich dem zweiten vorgegebenen Wert β ist, zum Schritt 36 weitergeht, in dem die Häufigkeit des Mager­ verbrennungsbetriebs beschränkt wird oder die Zeit, während der der Magerverbrennungsbetrieb ohne Unterbre­ chung andauert, verkürzt wird. Andernfalls wird der Magerverbrennungsbetrieb im Schritt 37 gesperrt. Die Vergleichsoperationen in den Schritten 33 und 34 können unter Verwendung der Ansprechzeit τ des Abgassensors 11 anstatt der Schwefelkonzentration S ausgeführt werden.
Obwohl oben eine Ausführung der Erfindung im einzelnen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführung eingeschränkt, sondern kann in verschiedener Weise modifiziert werden, solange das Konzept der Erfin­ dung, das in den Ansprüchen definiert ist, beibehalten wird.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die Steuer­ vorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen die Konzentration von Schwefel im Abgas oder die An­ sprechverzögerung des Abgassensors erfaßt und anhand des entsprechenden erfaßten Wertes die Häufigkeit des Mager­ verbrennungsbetriebs reduziert oder die Zeit, während der der Magerverbrennungsbetrieb ohne Unterbrechung andauert, verkürzt, wodurch eine Verschmutzung des NOx-Katalysators mit Schwefel und/oder ein Anstieg der NOx-Emissionsmenge verhindert werden können.

Claims (5)

1. Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine (50), wobei die Brennkraftmaschine (50) versehen ist mit
einem NOx-Katalysator (18), der NOx absorbiert oder adsorbiert, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases der Brennkraftmaschine (50) mager ist, und weni­ ger NOx absorbiert oder adsorbiert, wenn das Luft- /Kraftstoffverhältnis des Abgases das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis oder ein fetteres Luft- /Kraftstoffverhältnis ist, und
einem Abgassensor (11), der vor oder hinter dem NOx-Katalysator (18) angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
eine Schwefelkomponenten-Berechnungseinrichtung (63), die die Menge der Schwefelkomponenten im Abgas berechnet oder schätzt, und
eine Betriebsart-Änderungseinrichtung (64), die das Luft-/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschine (50) anhand des erfaßten Wertes bezüglich der Schwefel­ komponenten ändert.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Abgasrohr (28) der Brennkraftmaschine (50) ein Schwefelkonzentrationssensor (30) zur Erfassung der Schwefelkonzentration (S) vorgesehen ist.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefelkomponenten-Berechnungseinrichtung (63) die Schwefelkonzentration (S) anhand eines Ausgangs­ signals vom Schwefelkonzentrationssensor (30) oder vom Abgassensor (11) berechnet oder schätzt.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwefelkomponenten-Berechnungseinrichtung (63) schätzt, daß die Schwefelkonzentration (5) um so höher ist, je länger die Ansprechzeit (τ) des Abgassen­ sors (11) wird.
5. Steuervorrichtung nach irgendeinem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsart-Änderungseinrichtung (64) dann, wenn der berechnete oder geschätzte Wert der Schwefelkom­ ponenten-Konzentration (S) wenigstens gleich einem vorge­ gebenen Wert (α, β) ist, die Häufigkeit des Magerverbren­ nungsbetriebs der Brennkraftmaschine (50) absenkt, die Zeit, während der der Magerverbrennungsbetrieb ohne Unterbrechung andauert, verkürzt oder den Magerverbren­ nungsbetrieb sperrt.
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