DE60014773T2 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgas-Reinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die in einem Abgassystem eingebaut ist, das einen Dreiwege-Katalysator, eine Stickoxid-(NOx)-Reinigungseinrichtung und einen NOx Entfernungs-Katalysator, der Ammoniak verwendet, um NOx zu reduzieren, enthält.
  • 2. Stand der Technik
  • Es ist bekannt, dass wenn ein Luft-Kraftstoffverhältnis fetter festgelegt wird als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, ein Dreiwege-Katalysator, der in ein Abgassystem eingebaut ist, um das Abgas, das in einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, zu reinigen, Ammoniak (NH3) erzeugt, wobei als ein Material, das in dem Abgas enthaltene NOx verwendet wird. Ferner ist eine Abgas-Reinigungsvorrichtung herkömmlicher Weise bekannt, bei der ein NOx-Entfernungs-Katalysator, der dem Dreiwege-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist und Ammoniak verwendet, das durch den Dreiwege-Katalysator erzeugt wird, um NOx zu reduzieren, das während eines Magerbetriebes, bei dem das Luft-Kraftstoffverhältnis magerer festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, erzeugte NOx reduziert (JP-A-10-2219/EP-A-O 802 315).
  • Diese Veröffentlichung offenbart ferner ein Verfahren, bei dem eine NOx Reinigungseinrichtung, die ein NOx Absorptionsmittel beinhaltet, zusammen mit einem Dreiwege-Katalysator und einem NOx Entfernungs-Katalysator angeordnet ist. Um das durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx zu reduzieren, wird ein fettes Luft-Kraftstoffverhältnisgemisch festgelegt, um Kraftstoff zu einem Teil mehrerer Zylinder zu führen und eine fette Luft-Kraftstoffverhältnismischung wird festgelegt, um Kraftstoff zu den verbleibenden Zylindern zu führen. Zusätzlich wird ein fetter Spitzenbetrieb (NOx Reduktion-Fettbetrieb) durchgeführt, um ein gesamtes Durchschnitts-Luft-Kraftstoffverhältnis bereitzustellen, das fetter ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis und um zu sichern, dass das durch den Dreiwege-Katalysator erzeugte Ammoniak wirkungsvoll zur Reduktion von NOx eingesetzt wird.
  • Gemäß dem in der Veröffentlichung offenbarten Verfahren wird jedoch eine konstante Durchführungszeit als die NOx Reduktions-Erhöhungszeit zur Reduzierung des durch das NOx Absorptionsmittel absorbiertem NOx festgelegt. Gewisse Faktoren, wie beispielsweise die Ammoniakmenge, die durch den Dreiwege-Katalysator erzeugt wird und die Ammoniakmenge, die durch den NOx Entfernungskatalysator absorbiert wird, werden nicht berücksichtigt. Daher ist die Durchführungszeit für den NOx Reduktion-Fettbetrieb unangemessen und der NOx Reduktion-Fettbetrieb kann länger durchgeführt werden als es notwendig ist oder er kann beendet werden, bevor die Reduktion von NOx abgeschlossen wurde.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgas-Reinigungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, die das durch einen Dreiwege-Katalysator erzeugte Ammoniak effektiv einsetzen, um NOx zu reduzieren, das durch eine NOx Reinigungseinrichtung absorbiert wurde und um die Durchführungszeit für eine Erhöhung in der Reduktion von NOx angemessen zu steuern, um so eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs zu verhindern.
  • Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, und ein Verfahren, wie es im Patentanspruch 6 definiert ist, gelöst. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Abgas-Reinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor:
    • einen in ein Abgas für einen Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist, integrierten bzw. eingebauten Dreiwege-Katalysator;
    • eine NOx Reinigungseinrichtung zum Absorbieren von NOx, wenn das Abgas mager ist, die dem Dreiwege-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist;
    • einen NOx Entfernungs-Katalysator zum Absorbieren von in dem Abgas enthaltenem Ammoniak und zur Verwendung des Ammoniaks für die Reduktion von NOx, der dem Dreiwege-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist; und
    • eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtung zum Durchführen eines NOx Reduktion-Fettbetriebs, bei dem während einem Gesamtzylinder-Magerbetrieb, der das Luft-Kraftstoffverhältnis einer allen Zylindern zuzuführenden Mischung magerer als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festlegt, das Luft-Kraftstoffverhältnis einer einem Teil der Zylinder zuzuführender Mischung magerer als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festgelegt wird und das Luft-Kraftstoffverhältnis einer den verbleibenden Zylindern zuzuführender Mischung fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festgelegt wird, wenn das Volumen bzw. die Menge, des durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierten NOx einem zulässigen Wert entspricht oder diesen überschreitet oder wenn das Volumen bzw. die Menge von durch den NOx Entfernungskatalysator entferntem Ammoniak einem vorbestimmten Wert entspricht oder kleiner als dieser ist, und ein Durchschnitts-Luft-Kraftstoffverhältnis für alle der Zylinder ist fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis;
    • wobei die Luft-Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtung den NOx Reduktion-Fettbetrieb beendet, wenn das durch den NOx Entfernungs-Katalysator absorbierte Ammoniakvolumen gesättigt ist und im wesentlichen das gesamte durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx reduziert wurde.
  • Der "zulässige Wert" wird z.B. auf einen Wert festgelegt, der geringfügig kleiner ist als das maximale NOx Volumen, das durch die NOx Abgabeeinrichtung absorbiert werden kann, oder auf die Hälfte des Maximalwertes mit einer zulässigen Abweichung. Der "vorbestimmte Wert" wird auf einen Wert festgelegt, der geringfügig größer als 0 ist, um zu bestimmen, ob das Ammoniakvolumen, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator absorbiert wurde, reduziert worden ist, bis es im wesentlichen 0 entspricht.
  • Bei dieser Anordnung wird während dem Gesamtzylinder-Magerbetrieb, bei dem das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, das allen Zylindern zuzuführen ist, magerer festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, wenn das Volumen an durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbiertem NOx einem zulässigen Wert entspricht oder diesen überschreitet oder wenn das Volumen an durch den NOx Entfernungs-Katalysator absorbiertem Ammoniak dem vorbestimmten Wert entspricht oder kleiner ist als dieser, der NOx Reduktion-Fettbetrieb durchgeführt, so dass das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die einem Teil der Zylinder zuzuführen ist, magerer festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, so dass das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die den verbleibenden Zylindern zuzuführen ist, fetter festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis und so dass das durchschnittliche Luft-Kraftstoffverhältnis für alle Zylinder fetter festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis. Daher wird die Erzeugung an Ammoniak durch den Dreiwege-Katalysator gefördert und das durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx kann effektiv reduziert werden. Ferner wird während dem NOx Reduktion-Fettbetrieb, wenn der NOx Entfernungs-Katalysator mit Ammoniak gesättigt ist und im wesentlichen das gesamte durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx reduziert wurde, der NOx Reduktion-Fettbetrieb beendet. Als eine Folge davon kann der NOx Reduktion-Fettbetrieb befriedigend durchgeführt werden und eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauches oder die Verschlechterung der Abgas-Charakteristik kann verhindert werden.
  • Es ist bevorzugt, dass die Luft-Kraftstoff-Regeleinrichtung eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Erzeugung von Ammoniak durch den Dreiwege-Katalysator während eines NOx Reduktion-Fettbetriebs umfasst und dass der NOx Reduktion-Fettbetrieb beendet bzw. abgeschlossen wird, wenn die Überwachungseinrichtung feststellt, dass das erzeugte Ammoniakvolumen dem Volumen entspricht, das notwendig ist, um den NOx Entfernungs-Katalysator zu sättigen und im wesentlichen das gesamte durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx zu reduzieren.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den begleitenden Zeichnungen ist:
  • 1 ein Diagramm, das die Anordnung eines Verbrennungsmotors und seiner Steuerung darstellt, die eine Abgas-Reinigungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält; und
  • 2 ein Flussdiagramm, das die Luft-Kraftstoffverhältnis-Regelung darstellt.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben, während auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
  • 1 ist ein Diagramm, das die Gesamtanordnung eines Verbrennungsmotors, im folgenden der Einfachheit halber nur als Motor bezeichnet, und eines Reglers dafür darstellt, die eine Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält.
  • Der Motor 1 weist vier Zylinder #1 bis #4 auf, und ein Ansaugrohr 2 steht über Ansaugkrümmer 2a mit den Verbrennungskammern der Zylinder #1 bis #4 in Verbindung. Entlang des Ansaugrohrs 2 ist ein Drosselklappe 3 angeordnet, mit dem ein Drosselklappen-Schwenkbewegungs- (θTH) Sensor 4 verbunden ist. Um den Motor 1 zu steuern, wird ein elektrisches Signal entsprechend der Drosselklappen 3 Schwenkbewegung, die durch den Drosselklappen-Schwenkbewegungssensor 4 erfasst wird, an eine elektronische Steuereinheit (im folgenden als "ECU" bezeichnet) 5 ausgegeben.
  • Kraftstoffeinspritzventile 6, nämlich eins für jeden Zylinder, sind den (nicht dargestellten) Einlassventilen für die Ansaugkrümmer 2a geringfügig vorgeschaltet angeordnet. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 ist mit einer (nicht dargestellten) Kraftstoffpumpe verbunden und elektrisch mit der ECU 5 verbunden, so dass die Ventilwegzeit für jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 in Einklang mit einem durch die ECU 5 ausgegebenen Signal gesteuert wird.
  • Ein Sensor für den absoluten Innendruck in dem Ansaugrohr (PBA) 7 und ein Ansaugtemperatur (TA) Sensor 8 sind stromabwärts der Drosselklappe 3 vorgesehen und Erfassungssignale, die durch diese Sensoren 7 und 8 ausgegeben werden, werden an die ECU 5 übertragen.
  • Ein Motorwassertemperatur (TW) Sensor 9, der auf dem Hauptkörper des Motors 1 angebracht ist, wird z.B. durch einen Thermistor gebildet. Der TW Sensor 9 erfasst eine Motorwassertemperatur (Kühlwassertemperatur) TW und gibt sie an die ECU 5 aus.
  • Ein Kurbelwellen-Winkelpositionssensor 10, der derart angeordnet ist, dass er den Rotationswinkel der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 1 erfassen kann, überträgt ein Signal entsprechend dem Rotationswinkel der Kurbelwelle an die ECU 5. Der Kurbelwellen-Positionswinkelsensor 10 umfasst:
    einen Zylinder-Erkennungssensor zum Ausgeben eines Signalimpulses (im folgenden als ein "CYL Signalimpuls" bezeichnet) bei einem vorbestimmten Kurbelwellenwinkel für den Ort eines speziellen Zylinders des Motors 1 aus; ein OT Sensor zum Ausgeben eines oberen Totpunkt (OT)-Signalimpulses bei dem Kurbelwellen-Positionswinkel (jeweils 180° bei einem Vier-Zylinder-Motor), der einem vorbestimmten Winkel vor der Totpunktposition entspricht, bei der der Ansaughub für jeden der Zylinder begonnen wird; und einen CRK Sensor zum Erzeugen eines Impulses (im folgenden als ein "CRK Signalimpuls" bezeichnet) entsprechend einem konstanten Kurbelwellenwinkel (z.B. alle 30°) für einen Zyklus, der kürzer ist als der für den OT Signalimpuls. Der CYL Signalimpuls, der OT Signalimpuls und der CRK Signalimpuls, die alle an die ECU 5 übertragen werden, werden verwendet, um verschiedenartige Zeitsteuerungen vorzunehmen, wie beispielsweise den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und den Zündzeitpunkt und um die Motorumdrehungen NE zu erfassen.
  • Die Verbrennungskammern der Zylinder #1 und #4 des Motors 1 sind über einen Abgaskrümmer 12a mit einem ersten Abgasrohr 13a verbunden, während die Verbrennungskammern der Zylinder #2 und #3 über einen Abgaskrümmer 12b mit einem zweiten Abgasrohr 13b verbunden sind. Das erste und zweite Abgasrohr 13a und 13b laufen zusammen und stehen mit einem dritten Abgasrohr 13c in Verbindung.
  • Luft-Kraftstoffverhältnis-Linearsensoren (im folgenden als "LAF Sensoren" bezeichnet) 14a und 14b und Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b sind in numerischer Reihenfolge stromaufwärts entlang dem ersten und zweiten Abgasrohr 13a bzw. 13b beginnend angeordnet. Eine Funktion der Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b besteht in der wirkungsvollen Oxidation von HC und CO in den Abgasen und der Reduktion des NOx, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis der Kraftstoffmischung, die dem Motor 1 zugeführt wird, derart festgelegt ist, dass sie nahe dem theoretischen Luft- Kraftstoffverhältnis liegt, und eine zweite Funktion besteht in der Verwendung des NOx in dem Abgas für die Erzeugung von Ammoniak (NH3), wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis derart festgelegt ist, dass es fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist.
  • Ein NOx Entfernungs-Katalysator 16 und eine NOx Reinigungseinrichtung 17 sind beginnend stromaufwärts in der genannten Reihenfolge entlang des dritten Abgasrohrs 13c vorgesehen.
  • Der NOx Entfernungs-Katalysator 16 ist durch Tragen eines der folgenden Metalle auf einem Träger ausgebildet: Kupfer Cu, Chrom Cr, Platin Pt und Palladium Pd. Um die Ammoniak-Absorption zu erleichtern, wird Zeolith oder Siliziumdioxid Aluminiumoxid (SiO2*Al2O3) als Träger verwendet. Eine Funktion des NOx Entfernungs-Katalysators 16 ist die Ammoniak-Absorption und eine andere Funktion ist die Verwendung des Ammoniaks, um die Reduktion an NOx zu erleichtern (NOx Entfernungsreaktion für die Trennung von Stickstoff).
  • Die NOx Reinigungseinrichtung 17 enthält ein NOx Absorptionsmittel zum Absorbieren von NOx und einen Katalysator zum Fördern der Oxidation und Reduktion. Das NOx Absorptionsmittel kann entweder vom Occusions- oder Absorptionstyp sein. Der Occklusionstyp absorbiert NOx in einem mageren Abgaszustand, wobei das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die dem Motor 1 zugeführt wird, magerer festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis und wobei die Sauerstoffdichte des Abgases relativ hoch ist (das Gas enthält viel NOx) und gibt NOx ab, das in einem fetten Abgaszustand absorbiert wurde, wobei das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die dem Motor 1 zuzuführen ist, derart festgelegt ist, dass sie dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht oder dieses überschreitet und wobei die Sauerstoffdichte des Abgases vergleichsweise niedrig ist. Der Absorptionstyp absorbiert NOx in einem mageren Abgaszustand und reduziert NOx in einem fetten Abgaszustand. Die NOx Reinigungseinrichtung 17 ist derart ausgestaltet, dass bei einem mageren Abgaszustand NOx durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wird, während bei einem fetten Abgaszustand NOx durch das NOx Absorptionsmittel freigegeben wird und durch HC und CO reduziert wird und als ein Stickstoffgas ausgegeben wird und das HC und CO werden oxidiert und als Dampf und Dioxide ausgegeben. Balliumoxid (BaO) z.B. wird als NOx Absorptionsmittel des Occlusionstyps verwendet, während Natrium (Na) und Titan (Ti) oder Strontium (Sr) und Titan (Ti) als NOx Absorptionsmittel eines Absorptionstyps eingesetzt werden. Ein Edelmetell, wie beispielsweise Rhodium (Rh), Palladium (Pd) oder Platin (PT) wird als Katalysator für den Occlusions- oder Absorptionstyp eingesetzt.
  • Entspricht die Menge an absorbiertem NOx der Absorptionsfähigkeit des Absorptionssmittels, d.h. dem maximalen NOx Absorptionsvolumen, kann kein weiteres NOx absorbiert werden. Daher wird das Luft-Kraftstoffverhältnis erhöht, d.h. ein Reduktion-Fettbetrieb wird durchgeführt, um das NOx, wie es für die Reduktion notwendig ist, abzugeben.
  • Ein Sauerstoffdichtesensor 18, der der NOx Reinigungseinrichtung 17 nachgeschaltet angeordnet ist, gibt ein Erfassungssignal an die ECU 5 aus. Der Sauerstoffdichtesensor 18, der die Eigenschaft aufweist, dass sich seine Ausgabe in der Umgebung des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses drastisch ändert, weist eine Ausgabe auf hohem Niveau auf, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist und eine Ausgabe auf niedrigem Niveau, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis magerer ist.
  • Der Motor 1 weist einen Ventilsteuerzeit-Umschaltmechanismus 30 zum Umschalten zwischen zwei Steuerzeitniveaus für die Ansaugventile und die Abgasventile auf: eine Hochgeschwindigkeits-Ventilsteuerzeit, die für eine Hochgeschwindigkeits-Rotationsperiode des Motors 1 angemessen ist und eine Niedriggeschwindigkeits-Ventilsteuerzeit, die für eine niedrige Geschwindigkeits-Rotationsperiode angemessen ist. Die Auswahl der Ventilsteuerzeit umfasst ferner die Auswahl des Ventilhubwegs. Ist die Niedriggeschwindigkeits-Rotationsventilsteuerzeit gewählt, ist eines der zwei Ansaugventile unterbrochen, um eine stabile Verbrennung zu sichern, selbst wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis magerer festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis.
  • Der Ventilsteuerzeit-Umschaltmechanismus 30 wählt die Ventilsteuerzeit unter Verwendung einer Hydraulik und ein Magnet- und ein Hydraulik-Sensor für die Hydraulikauswahl sind mit der ECU 5 verbunden. Die Erfassungssignal-Ausgabe durch den Hydrauliksensor wird an die ECU 5 übertragen und die ECU 5 steuert den Magneten und wählt die Ventilsteuerzeit aus, die mit dem Betriebszustand des Motors 1 übereinstimmt.
  • Die ECU 5 umfasst einen Eingabekreis 5a zum Bilden der Signalwellenformen, die von verschiedenartigen Sensoren empfangen werden, um das Spannungsniveau auf ein vorbestimmtes Niveau zu korrigieren und zum Umwandeln eines Analogsignals in ein digitales Signal; einen Prozessor (im folgenden als "CPU" bezeichnet) 5b; eine Speichereinheit 5c zum Speichern verschiedenartiger Programme, die durch die CPU 5b ausgeführt werden, und Tabellen und Karten, die für die Programme und Rechenergebnisse verwendet werden; und einen Ausgabekreis 5d zum Übertragen eines Antriebssignals an das Kraftstoffeinspritzventil 6.
  • Die CPU 5b bestimmt den Betriebszustand des Motors 1 in Einklang mit den verschiedenartigen Motorparameter-Signalen, die oben beschrieben wurden, und setzt die Gleichung (1) ein, um in Einklang mit dem Betriebszustand den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt TOUT für das Kraftstoffeinspritzventil 6, das in Synchronisation mit dem TOUT Signalimpuls geöffnet wird, zu errechnen. TOUT = TI × KCMC × KLAF . K1 + K2 (1).
  • Ti bezeichnet den grundlegenden Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für das Kraftstoffeinspritzventil 6 und wird durch Durchsuchen der TI Karte bestimmt, die in Einklang mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA festgelegt ist. Die TI Karte ist derart festgelegt, dass in dem Betriebszustand für die Karte, die den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA entspricht, das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die dem Motor zuzuführen ist, im wesentlichen gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis ist.
  • KCMD bezeichnet einen Luft-Kraftstoffverhältnis-Zielkoeffizienten und ist gemäß den Motorbetriebsparametern definiert, wie beispielsweise den Motorumdrehungen NE, dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA und der Motorwassertemperatur TW. Da der Luftkraftstoff-Zielkoeffizient KCMD proportional dem Kehrwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses A/F, i.e. dem Kraftstoffluftverhältnis F/A, ist und das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis einen Wert von 1,0 aufweist, wird der Koeffizient KCMD auch als Zieläquivalenzverhältnis bezeichnet.
  • KLAF bezeichnet einen Luft-Kraftstoffverhältnis-Kompensations-Koeffizienten, der unter PID Steuerung errechnet ist, so dass das Äquivalenzverhältnis KACT, das von Erfassungswerten, die durch die LAF Sensoren 14a und 14b ausgegeben werden, erzielt werden, mit dem Zieläquivalenzverhältnis KCMD übereinstimmt. Bei dieser Ausführungsform kann für jeden Zylinder ein unterschiedliches Zieläquivalenzverhältnis festgelegt werden und in diesem Fall wird das Zieläquivalenzverhältnis KCMD für jeden Zylinder festgelegt. Wird der Ventilbewegungszeitpunkt ferner für die Kraftstoffeinspritzventile 6 der Zylinder #1 und #4 errechnet, erhält man den Luft-Kraftstoffverhältnis-Kompensationskoeffizienten KLAF, basierend auf der Ausgabe des LAF Sensors 14a. Wird die Ventilbewegungszeit für die Einspritzventile 6 der Zylinder #2 und #3 errechnet, wird der Luft-Kraftstoffverhältnis-Kompensationskoeffizient LAF, basierend auf der Ausgabe des LAF Sensors 14b erzielt.
  • K1 und K2 bezeichnen einen anderen Kompensationskoeffizienten und eine Kompensationsvariable, die gemäß den verschiedenartigen Motorparametersignalen erzielt werden und die als vorbestimmte Werte festgelegt sind, so dass verschiedenartige Charakteristiken, wie beispielsweise die Kraftstoffverbrauchs-Eigenschaften und die Motorbeschleunigungs-Eigenschaften, die mit dem Betriebszustand des Motors in Übereinstimmung stehen, optimiert sind.
  • 2 ist ein Flussdiagramm für die Luft-Kraftstoffverhältnisregelung, die durch die CPU 5b in einem konstanten Zeitintervall durchgeführt wird.
  • Basierend auf dem Motorbetriebszustand wird bei Schritt S11 eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Magerbetrieb, bei dem das Luft-Kraftstoffverhältnis magerer festgelegt wird als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, zugelassen werden sollte. Wird ein Magerbetrieb zugelassen, wird ein Markierungszeichen FLB auf "0" festgelegt. Danach wird eine Überprüfung durchgeführt um zu bestimmen, ob das Magerbetriebs-Markierungszeichen FLB auf "1" festgelegt ist (Schritt S12). Ist das Markierungszeichen FLB auf "0" festgelegt und der Magerbetrieb ist nicht zugelassen (z.B. während der schnellen Beschleunigung oder während dem Aufwärmen) wird der Luft-Kraftstoffverhältnis-Koeffizient KCMD auf 1,0 oder größer festgelegt und ein stöchiometrischer oder ein Fettbetrieb durchgeführt (Schritt S13).
  • Wird ein Fettbetrieb durchgeführt, wird durch die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b Ammoniak erzeugt und ein Teil des Ammoniaks wird durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 zur NOx Reduktion verwendet, während der andere Teil durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wird. Bei den Schritten S14 bis S16 wird daher das Verfahren zur Überwachung des Ammoniakvolumens, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wird, durchgeführt. Und da während des stöchiometrischen oder des Fettbetriebs nur wenig NOx stromabwärts der Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b ausgegeben wird, wird das Ammoniakvolumen, das zur NOx Reduktion verwendet wird, ignoriert. Da bei Schritt S14 ein Wertzuwachs ADDNH3C, der bei Schritt S15 zu verwenden ist, in Übereinstimmung mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis, d.h. dem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis-Koeffizienten KCMD, den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA bestimmt.
  • Der Wertzuwachs ADDNH3C ist ein Parameter, der dem Einheits-Stundenvolumen des Ammoniaks entspricht, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 während einem Fettbetrieb absorbiert wird. Da die Motorumdrehungen NE und der absolute Innendruck des Ansaugrohrs PBA erhöht sind, ist dies auch der Wertzuwachs ADDNH3C. Da sich das Ammoniakvolumen, das durch die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b erzeugt wird, abhängig von dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis ändert, wird um den Wertzuwachs ADDNH3C zu erzielen, ein Wert, der in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA errechnet wurde, unter Verwendung eines Kompensationskoeffizienten KNH3R korrigiert, der im voraus in Übereinstimmung mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis definiert ist. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis gleich oder geringer als 14 ist, ist das Verhältnis (Erzeugungsverhältnis) bei dem Ammoniak unter Verwendung des Nox, das in die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b strömt, erzeugt wird, im wesentlichen konstant. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis zunimmt, wird somit das NOx Volumen, das von dem Motor 1 abgegeben wird, reduziert, so dass das Ammoniakvolumen, das erzeugt wird, reduziert ist. Daher ist der Kompensationskoeffizient KNH3R derart festgelegt, dass er reduziert ist, wenn der Luft-Kraftstoff-Zielkoeffizienz KCMD erhöht ist. Es ist anzumerken, dass in dem Bereich, der sich von dem Luft-Kraftstoffverhältnis von 14 zu dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis von 14,7 erstreckt, das Verhältnis (Erzeugungsverhältnis) für die Erzeugung von Ammoniak unter Verwendung von NOx reduziert ist, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis erhöht ist und bei dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis 0 ist. Daher ist der Kompensationskoeffizient KNH3R bei dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis auf 0 festgelegt; nimmt zu wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis zunimmt; erreicht sein Maximum an einem vorbestimmten Luft-Kraftstoffverhältnis in einem Bereich von 14,7 bis 14; und fällt, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis das vorbestimmte Verhältnis progressiv überschreitet.
  • Bei dem Schritt S15 wird der Wertzuwachs ADDNH3C, der bei dem Schritt S14 bestimmt wurde, für die folgende Gleichung eingesetzt und der Wert des Zählers CNH3C für das Ammoniak, das absorbiert wurde, wird erhöht. Somit wird ein Zielwert, der dem Ammoniakvolumen, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wurde, erzielt. CNH3C = CNH3C + ADDNH3C.
  • Bei dem Schritt S16 wird ein Begrenzungsvorgang durchgeführt, der den Wert des Zählers CNH3C auf den maximalen Wert CNHC3MAX festlegt, wenn der Zählerwert CNH3C das Maximum CNHC3CMAX überschreitet. Danach wird die Verarbeitung beendet.
  • Wenn beim Schritt S12 das Markierungszeichen FLB auf "1" festgelegt ist und ein Magerbetrieb zugelassen ist, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Wert eines NOx Zählers CNOx, der beim Schritt S28 erzielt wird, und der das NOx Volumen darstellt, das durch die Nox Reinigungseinrichtung 17 absorbiert wurde, einen zulässigen Wert CNOxREF überschreitet. Der zulässige Wert CNOxREF ist auf einen Wert festgelegt, der einem NOx Volumen entspricht, das geringfügig kleiner ist als die maximale NOx Absorptionsfähigkeit des NOx Absorptionsmittels oder mit einer Abweichung ist er auf einen Wert festgelegt, der ungefähr der Hälfte der maximalen NOx Absorptionsfähigkeit entspricht. Nämlich wird CNOxREF derart festgelegt, dass (ungefähr die Hälfte der maximalen NOx Absorptionsfähigkeit des NOx Absorptionsmittels) ≤ CNOxREF < (die maximale NOx Absorptionsfähigkeit des Absorptionsmittels).
  • Ist die Entscheidung bei Schritt S21 NEIN, d.h. wenn CNOx ≤ CNOxREF, wird ein Gesamtzylinder-Magerbetrieb durchgeführt, bei dem das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die allen Zylindern zuzuführen ist, magerer festgelegt wird als das theoetische Luft-Kraftstoffverhältnis (z.B. wird der Luft-Kraftstoffverhältnis-Zielkoeffizient KCMD auf einen Wert gleich einem Luft-Kraftstoffverhältnis von 20 festgelegt) (Schritt S22).
  • Während dem Gesamtzylinder-Magerbetrieb wird durch die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b kein Ammoniak erzeugt und Ammoniak, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wurde, reagiert mit dem NOx. Daher wird das Ammoniak, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wurde, reduziert und wenn sämtliches Ammoniak aus dem NOx Entfernungs-Katalysator 16 abgegeben wurde, wird NOx, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 getreten ist, leicht durch die NOx Reinigungseinrichtung 17 absorbiert. Bei den Schritten S23 bis S28 wird der Wert, der durch den Zähler des absorbierten Ammoniaks CNH3C erzielt wird, herabgesetzt, und wenn er gleich 0 ist, der Zähler CNOx für das NOx, das absorbiert wurde, wird heraufgesetzt.
  • Als erstes wird bei dem Schritt S23 ein Reduzierungswert SUBNH3C, der im Schritt S24 zu verwenden ist, in Übereinstimmung mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis, den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA bestimmt. Der Reduzierungswert SUBNH3C ist ein Parameter entsprechend der Einheit Stunde Ammoniakvolumen, das durch den Entfernungs-Katalysator 15 (er wird verwendet, um die NOx/Ammoniakreaktion aufzunehmen) während einem Gesamtzylinder-Magerbetrieb ausgegeben wird. Steigt die Zahl der Motorumdrehungen NE und der absolute Innendruck des Ansaugrohrs PBA an, nimmt der Reduzierungswert SUBNH3C zu. Der Reduzierungswert SUBNH3C entspricht dem Ammoniakvolumen, das verwendet wird, um NOx zu reduzieren, das während einem Magerbetrieb abgegeben wird und ändert sich in Übereinstimmung mit dem Volumen des Abgas NOx. Da das Volumen des Abgases in Einklang mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis bestimmt werden kann, um den Reduzierungswert SUBNH3C zu erzielen, wird ein Wert, der in Einklang mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA errechnet wird, unter Verwendung eines Kompensationskoeffizienten KNH3L korrigiert, der im voraus in Übereinstimmung mit einem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis definiert ist.
  • Bei Schritt S24 wird der Reduzierungswert SUBNH3C, der beim Schritt S23 bestimmt wurde, für die folgende Gleichung eingesetzt und der Wert des Zählers CNH3C für das Ammoniak, das absorbiert wurde, wird herabgesetzt. Als Folge kann ein Zylinderwert, der dem Volumen des Ammoniaks, das in dem NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wurde (das verbleibt) entspricht, erzielt werden. CNH3C = CNH3C – SUBNH3C
  • Beim Schritt S25 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Wert des Zählers CNH3C gleich oder kleiner als 0 ist. Ist CNH3C > 0, wird das Verfahren sofort beendet. ist CNH3C ≥ 0, wird der Wert des Zählers CNH3C auf "0" festgelegt (Schritt S26). Bei Schritt S27 wird ein Wertzuwachs ADDNOx, der beim Schritt S28 verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis, den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PbA bestimmt, um das Volumen an NOx, das durch die NOx Reinigungseinrichtung 17 absorbiert wurde, aufzunehmen. Der Wertzuwachs ADDNOx ist ein Parameter entsprechend der Einheit Stunde Volumen an NOx, das den Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b werden nachgeschaltet, während einem Gesamtzylinder-Magerbetrieb ausgegeben wird. Und der Wertzuwachs ADDNOx erhöht sich, wenn die Motorumdrehungen NE und der absolute Innendruck des Ansaugrohrs PbA ansteigen. Da sich der Wertzuwachs ADDNOx in Einklang mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis ändert, wird, um den Wertzuwachs ADDNOx zu erzielen, in der gleichen Art wie für die Verminderung SUBNH3C verwendet, ein Wert, der in Einklang mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PbA errechnet wurde, unter Verwendung eines Kompensationskoeffizienten KNNOx korrigiert, der im voraus in Einklang mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis definiert ist.
  • Bei Schritt S28 wird der Wertzuwachs ADDNOx, der beim Schritt S27 bestimmt wurde, für die folgende Gleichung eingesetzt und der Wert des NOx Zählers CNOx wird angehoben. Als eine Folge davon kann ein Zählerwert entsprechend dem Volumen an NOx erzielt werden, das durch das NOx Absorptionsmittel der NOx Reinigungseinrichtung 17 absorbiert wurde.
  • CNOx = CNOx + ADDNOx
  • Wenn der Gesamtzylinder-Magerbetrieb fortgesetzt wird, erhöht sich das NOx Volumen, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wird. Und wenn beim Schritt S21 CNOx > CNOxREF wird das Reduktion-Fettverfahren beim Schritt S31 durchgeführt, um das NOx abzugeben und zu reduzieren, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde. Bei dieser Ausführungsform sind die Zylinder #1 und #2 als erste Zylindergruppe definiert, während die Zylinder #3 und #4 als eine zweite Zylindergruppe definiert sind. Ein Fettbetrieb wird durchgeführt, während das Luft-Kraftstoffverhältnis, das für die erste Zylindergruppe festgelegt ist, ein fettes Luft-Kraftstoffverhältnis von ungefähr 13 ist und ein Magerbetrieb wird durchgeführt, während das Luft-Kraftstoffverhältnis, das für die zweite Zylindergruppe festgelegt ist ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis von ungefähr 15 ist (im folgenden als "Teilzylinder-Fettbetrieb" bezeichnet). Daher wird viel NOx, das das Material ist, das für die Produktion von Ammoniak verwendet wird, von den Zylindern während dem Magerbetrieb abgegeben und das Durchschnitt-Luft-Kraftstoffverhältnis aller Zylinder (der magerbetriebenen Zylinder und der fettbetriebenen Zylinder) ist fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis von 14. Als eine Folge davon kann das Ammoniak-Erzeugungsverhältnis der Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b erhöht werden und das Ammoniakvolumen, das erzeugt wird, kann ebenfalls erhöht werden.
  • Beim Schritt S34 wird, um das Ammoniakvolumen, das erzeugt wird, zu überwachen, ein Wertzuwachs ADDNH3P, der beim Schritt S35 zu verwenden ist, in Einklang mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten Innendruck des Ansaugrohrs PBA bestimmt. Der Wertzuwachs ADDNH3P ist ein Parameter entsprechend der Einheit Stunde Volumen an Ammoniak, das durch die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b während einem Teilzylinder-Fettbetrieb erzeugt wird. Wenn die Zahl der Motorumdrehungen NE und des absoluten Innendrucks des Ansaugrohrs PBA ansteigen, nimmt auch der Wertzuwachs ADDNH3P zu. Und während sich der Wertzuwachs ADDNH3P in Einklang mit dem designierten Luft-Kraftstoffverhältnis ändert, verbleibt das designierte Luft-Kraftstoffverhältnis während dem Reduktion-Fettbetrieb konstant, so dass ein Wert entsprechend dem des Luft-Kraftstoffverhältnisses im voraus festgelegt werden kann.
  • Bei Schritt S35 wird der Zuwachswert ADDNH3P, der beim Schritt S34 bestimmt wird, für die folgende Gleichung eingesetzt und der Wert des Zählers für erzeugtes Ammoniak CNH3T wird erhöht. Als eine Folge davon kann ein Zählwert, der dem Ammoniakvolumen entspricht, das durch die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b erzeugt wurde, erzielt werden. CNH3T = CNH3T + ADDNH3P.
  • Bei Schritt S36 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Wert des Zählers CNH3T den Referenzwert CNH3REF überschreitet. Der Referenzwert CNH3REF wird auf einen Wert festgelegt entsprechend dem Ammoniakvolumen, das durch die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b erzeugt wird, welches erforderlich ist, um den NOx Entfernungs-Katalysator 16 zu sättigen und nahezu das gesamte NOx zu reduzieren, das durch die NOx Reinigungseinrichtung 17 absorbiert wurde. Daher kann bei Schritt S36 der exakte Zeitpunkt erzielt werden, an dem der NOx Entfernungs-Katalysator 16 gesättigt sein wird und das NOx, das durch die NOx Reinigungseinrichtung 16 absorbiert wurde, im wesentlichen reduziert sein wird.
  • Ist die Entscheidung bei S36 NEIN, wird das Verfahren sofort beendet und der Reduktion-Fettbetrieb wird fortgesetzt. Ist CNH3T > CNH3TREF, wird der Wert des NOx Zählers CNOx und der Wert des Zählers für erzeugtes Ammoniak CNH3T auf "0" gesetzt und der Wert des Zählers für absorbiertes Ammoniak CNH3C wird auf den Maximalwert festgelegt (entsprechend dem gesättigten Zustand) CNHCMAX (Schritt S37). Das Verfahren wird im Anschluss beendet.
  • Wird der Vorgang bei Schritt S37 durchgeführt, ist die Entscheidung bei Schritt S21 NEIN und der Betriebszustand wird auf den Gesamtzylinder-Magerbetrieb zurückgeführt.
  • Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß dieser Ausführungsform das Luft-Kraftstoffverhältnis für die erste Zylindergruppe fetter festgelegt als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis und das Luft-Kraftstoffverhältnis für die zweite Zylindergruppe wird magerer festgelegt als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis. Zusätzlich ist das Durchschnitts-Luft-Kraftstoffverhältnis für die Zylinder #1 und #4 und das Durchschnitts-Luft-Kraftstoffverhältnis für die Zylinder #2 und #3 fetter festgelegt als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis. Daher wird die Erzeugung von Ammoniak durch die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b erleichtert und das Ammoniak kann effektiv genutzt werden, um das NOx zu reduzieren, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde. Ferner kann bei dieser Ausführungsform die Ammoniakmenge, die während dem Reduktion-Fettbetrieb erzeugt wurde, überwacht werden und zum Beenden des Reduktion-Fettbetriebs wird ein präziser Zeitpunkt bestimmt, an dem das Ammoniak, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wurde, gesättigt ist und nahezu das gesamte NOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde, reduziert worden ist. Daher werden die Durchführungszeit für die Reduktion und die Erhöhung befriedigend sein und eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs oder eine Verschlechterung der Abgas-Charakteristik können verhindert werden.
  • Bei dieser Ausführungsform entspricht die Verarbeitung in 2, die durch die CPU 5b durchgeführt wird, der Luft-Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtung und die Vorgänge bei den Schritten S32 bis S37 entsprechen der Überwachungseinheit.
  • Die vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und kann verschiedenartig modifiziert werden. Während z.B. ein Vierzylinder-Verbrennungsmotor für diese Ausführungsform verwendet wurde, kann die vorliegende Erfindung für Verbrennungsmotoren mit wenigstens zwei Zylindern verwendet werden.
  • Bei der obigen Ausführungsform sind das erste Abgasrohr 13a für Zylinder #1 und #4 und das zweite Abgasrohr 13b für die Zylinder #2 und #3 vorgesehen und die Dreiwege-Katalysatoren 15a und 15b sind entsprechend entlang der zwei Abgasrohre angeordnet. Die Abgaskrümmer 12a und 12b können jedoch zusammenlaufen und ein einzelnes Abgasrohr bilden und ein Dreiwege-Katalysator, ein NOx Entfernungs-Katalysator und eine NOx Reinigungseinrichtung können stromabwärts entlang der Verrohrung angeordnet sein.
  • Der NOx Entfernungs-Katalysator 16 und die NOx Reinigungseinrichtung 17 können umgekehrt positioniert sein. Das heißt, die NOx Reinigungseinrichtung 17 kann dem NOx Entfernungs-Katalysator 16 vorgeschaltet angeordnet sein. In diesem Fall wird, wenn ein Gesamtzylinder-Magerbetrieb eingeleitet wird, zuerst NOx durch die NOx Reinigungseinrichtung 17 absorbiert und wenn die Einrichtung 17 gesättigt ist, NOx durch in dem NOx Entfernungs-Katalysator 16 angesammeltes Ammoniak reduziert. Daher wird der Reduktion-Fettbetrieb gestartet werden, wenn die weitere Absorption von Ammoniak durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 im wesentlichen 0 entspricht. Das heißt, die Sättigung der NOx Reinigungseinrichtung 17 wird durch den NOx Zähler NOx erfasst, der Wert des Zählers CHN3C für das Ammoniak, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator 16 absorbiert wurde, wird herabgesetzt und bevor CHN3C = 0 (wenn das Volumen des Ammoniaks, das absorbiert wurde, soweit gefallen ist, bis es gleich oder niedriger einem vorbestimmten Wert ist, wird mit dem Reduktion-Fettbetrieb begonnen. Der Endzustand für den Reduktion-Fettbetrieb ist der gleiche wie er in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Wie es oben genau beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung während dem Gesamtzylinder-Magerbetrieb, bei dem das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die zu allen Zylindern zuzuführen ist, magerer festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, wenn das Volumen des NOx, das durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbiert wurde, dem zulässigen Wert entspricht oder wenn das Volumen des Ammoniaks, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator absorbiert wurde, soweit fällt, bis es gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, ein NOx Reduktion-Fettbetrieb durchgeführt, so dass das Luft-Kraftstoffverhältnis der Mischung, die zu einem Teil der Zylinder zuzuführen ist, magerer festgelegt ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis und so dass das Durchschnitts-Luft-Kraftstoffverhältnis für alle Zylinder fett festgelegt ist. Die Erzeugung von Ammoniak durch die Dreiwege-Katalysatoren wird gefördert und das durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx kann schnell reduziert werden. Wenn ferner während dem Reduktion-Fettbetrieb das Ammoniak, das durch den NOx Entfernungs-Katalysator absorbiert wurde, gesättigt ist und im wesentlichen das gesamte NOx, das durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbiert wurde, reduziert wurde, wird der NOx Reduktion-Fettbetrieb beendet. Daher kann der NOx Reduktion-Fettbetrieb befriedigend durchgeführt werden und eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs oder die Verschlechterung der Abgas-Charakteristik können verhindert werden.

Claims (6)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: einen in ein Abgassystem für einen Verbrennungsmotor (1), der mehrere Zylinder (#1–4) aufweist, integrierten Dreiwege-Katalysator (15a,b); eine NOx Reinigungseinrichtung (17) zum Absorbieren von NOx, wenn das Abgas mager ist, die dem Dreiwege-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist; einen NOx Entfernungskatalysator (16) zum Absorbieren von in dem Abgas enthaltenem Ammoniak und zur Verwendung des Ammoniaks für die Reduktion von NOx, der dem Dreiwege-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist; und eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtung zum Durchführen eines NOx Reduktion-Fettbetriebs, bei dem während einem Gesamtzylinder-Magerbetrieb, der das Luft-Kraftstoffverhältnis einer allen Zylindern zuzuführender Mischung magerer als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festlegt, das Luft-Kraftstoffverhältnis einer einem Teil der Zylinder zuzuführender Mischung magerer als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festgelegt wird und das Luft-Kraftstoffverhältnis einer den verbleibenden Zylindern zuzuführender Mischung fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festgelegt wird, wenn das Volumen des durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierten NOx einem zulässigen Wert entspricht oder diesen überschreitet oder wenn das Volumen von durch den NOx Entfernungskatalysator entferntem Ammoniak einem vorbestimmten Wert entspricht oder kleiner als dieser ist und ein Durchschnitts-Luft- Kraftstoffverhältnis für alle der Zylinder ist fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis; dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtung den NOx Reduktion-Fettbetrieb beendet, wenn das durch den NOx Entfernungskatalysator absorbierte Ammoniakvolumen gesättigt ist und im wesentlichen das gesamte durch die NOX Reinigungseinrichtung absorbierte NOx reduziert wurde.
  2. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Luft-Kraftstoffregeleinrichtung eine erste Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Erzeugung von Ammoniak durch den Dreiwegekatalysator während eines NOx Reduktion-Fettbetriebs enthält; und bei der ferner der NOx Reduktions-Fettbetrieb abgeschlossen wird, wenn die erste Überwachungseinrichtung feststellt, dass das erzeugte Ammoniakvolumen dem Volumen entspricht, das notwendig ist, um den NOx Entfernungskatalysator zu sättigen und im wesentlichen das gesamte durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx zu reduzieren.
  3. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der zulässige Wert in einem Bereich von ungefähr ½ der maximalen NOx Absorptionskapazität der NOx Absorptionseinrichtung bis weniger als die maximale NOx Absorptionskapazität der NOx Absorptionseinrichtung liegt.
  4. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die NOx Reinigungseinrichtung (17) dem NOx Entfernungskatalysator (16) nachgeschaltet angeordnet ist.
  5. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der NOx Entfernungskatalysator (16) der NOx Reinigungseinrichtung (17) nachgeschaltet angeordnet ist.
  6. Verfahren zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors mit einem Dreiwege-Katalysator (15a,b) , der in ein Abgassystem für einen Verbrennungsmotor (1), der mehrere Zylinder (#1–4) aufweist, integriert ist; einer NOx Reinigungseinrichtung (17) zum Absorbieren von NOx, wenn das Abgas mager ist, die dem Dreiwege-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist; einem NOx Entfernungskatalysator (16) zum Absorbieren von in dem Abgas enthaltenem Ammoniak und zum Verwenden des Ammoniaks für die Reduktion von NOx, der dem Dreiwege-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist; wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Durchführen eines NOx Reduktion-Fettbetriebs, bei dem während einem Gesamtzylinder-Magerbetrieb, der das Luft-Kraftstoffverhältnis einer zu allen Zylindern zugeführter Mischung magerer als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festlegt, das Luft-Kraftstoffverhältnis einer einem Teil der Zylinder zugeführter Mischung magerer als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis festgelegt wird und das Luft-Kraftstoffverhältnis einer den verbleibenden Zylindern zugeführter Mischung fetter festgelegt wird als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, wenn das durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx Volumen einem zulässigen Wert entspricht oder diesen überschreitet oder wenn das durch den NOx Entfernungskatalysator absorbierte Ammoniakvolumen einem vorbestimmten Wert entspricht oder geringer als dieser ist und wobei ein Durchschnitts-Luft-Kraftstoffverhältnis für alle Zylinder fetter als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist; und Abschließen des NOx Reduktions-Fettbetriebs, wenn das durch den NOx Entfernungskatalysator absorbierte Ammoniakvolumen gesättigt ist und im wesentlichen das gesamte durch die NOx Reinigungseinrichtung absorbierte NOx reduziert wurde.
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