DE60022255T2

DE60022255T2 - Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung und Verfahren für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE60022255T2
Application number: DE60022255T
Authority: DE
Inventors: Naoto Toyota-shi Aichi-ken Suzuki; Hiroshi Toyota-shi Aichi-ken Tanaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2000320371A; EP1052393B1; US6250074B1; DE60022255D1; EP1052393A2; EP1052393A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung und ein Luft-Brennstoff-Verhältnisregelverfahren für eine Brennkraftmaschine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung und ein Verfahren für eine Brennkraftmaschine zum Steuern eines mittleren Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases auf einen Soll-Wert.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Das Verhältnis der gesamten Luftmenge zur gesamten Reduktionsmittelmenge und dem einer Ansaugleitung, Verbrennungskammern und einem sich von einer bestimmten Stelle im Abgaskanal stromaufwärts erstreckenden Abgaskanal zugeführten Brennstoff wird als das Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases, das durch die Stelle strömt, bezeichnet. Ein diesbezügliches Verfahren für Brennkraftmaschinen ist so ausgelegt, dass ein mageres Luft-Brennstoffgemisch verbrannt wird, wobei in dem Abgaskanal NOx-Absorptionsmittel vorgesehen sind, die das NOx absorbieren, wenn das Luft- Brennstoffverhältnis des Abgases magerer als ein theoretisches Luft-Brennstoffverhältnis ist, und das absorbierte NOx freigeben, wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas abnimmt oder unter einem bestimmten Niveau liegt. Bei diesen Brennkraftmaschinen wird das Luft-Brennstoffverhältnis des in das NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases vorübergehend auf die fettere Seite des theoretischen Luft-Brennstoffverhältnisses geschaltet, um NOx von dem NOx-Absorptionsmittel freizugeben. Das freigegebene NOx wird dann reduziert.
Da der Kraftstoff und die in Brennkraftmaschinen verwendeten Schmiermittel schwefelige Substanzen enthalten, enthält das Abgas von diesen Brennkraftmaschinen schwefelige Substanzen, beispielsweise SOx oder ähnliches. SOx wird in dem NOx-Absorptionsmittel z.B. in der Form von SO₄ ^2– zusammen mit NOx absorbiert. Das in dem NOx-Absorptionsmittel absorbierte SOx kann jedoch nicht davon durch einfaches Umschalten des Luft-Brennstoffverhältnisses des in das NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases zur fetteren Seite freigegeben werden. Daher nimmt die SOx-Menge in dem NOx-Absorptionsmittel allmählich zu und, da die in dem NOx-Absorptionsmittel absorbierte SOx-Menge zunimmt, nimmt die NOx-Absorptionsfähigkeit des Absorptionsmittels ab und unter Umständen kann das NOx-Absorptionsmittel kein NOx mehr absorbieren.
Das in dem NOx-Absorptionsmittel absorbierte SOx kann jedoch z.B. in Form von SO₂ durch Vermindern der Sauerstoffkonzentration in dem in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas freigegeben werden, wenn die Tempera tur des NOx-Absorptionsmittels relativ hoch ist. Somit bewirkt eine bekannte Emissionssteuervorrichtung, dass ein NOx-Absorptionsmittel SOx freigibt, indem vorübergehend das Luft-Brennstoffverhältnis des in das NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases auf das theoretische Luft-Brennstoffverhältnis oder die fettere Seite davon beim Erwärmen des NOx-Absorptionsmittels umgeschaltet wird.
Wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas eine große Sauerstoffmenge und gleichzeitig eine große HC-Menge enthält, reagieren Sauerstoff und HC in dem NOx-Absorptionsmittel, sodass eine Reaktionswärme erzeugt wird und das NOx-Absorptionsmittel erwärmt wird. Eine bekannte, dieses Phänomen verwendende Emissionssteuervorrichtung ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. HEI 8-61052 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung sind mehrere Motorzylinder in eine erste Zylindergruppe und eine zweite Zylindergruppe unterteilt. Die Emissionssteuervorrichtung bewirkt, dass in einem NOx-Absorptionsmittel absorbiertes SOx davon freigegeben wird, indem man das Luft-Brennstoffverhältnis des in der ersten Zylindergruppe zu verbrennenden Gemisches zur fetteren Seite einstellt, um ein eine große HC-Menge enthaltendes Abgas zu erzeugen, und man das Luft-Brennstoffverhältnis des in der zweiten Zylindergruppe zu verbrennendes Gemisches auf die magere Seite einstellt, um ein eine große Sauerstoffmenge enthaltendes Abgas zu erzeugen. Das von der ersten und zweiten Zylindergruppe erzeugte Abgas wird dann gleichzeitig in das NOx-Absorptionsmittel geleitet, um das NOx-Absorptionsmittel zu erwärmen, und das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases wird dann auf das theoretische Luft-Brennstoffverhältnis oder auf die fettere Seite davon eingestellt, sodass SOx von dem NOx-Absorptionsmittel freigegeben wird.
Um wirksam den Sauerstoff und die in das NOx-Absorptionsmittel strömenden HC zur Erwärmung des NOx-Absorptionsmittels zu verwenden, ist es notwendig, das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases bei dem theoretischen Luft-Brennstoffverhältnis oder ein wenig zur fetteren Seite zu halten. Bei der beschriebenen Emissionssteuervorrichtung ist daher ein Luft-Brennstoffverhältnissensor zur Erfassung des mittleren Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases in einem Abschnitt des Abgasrohres stromaufwärts des NOx-Absorptionsmittels vorgesehen. Auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Luft-Brennstoffverhältnissensors steuert die Vorrichtung die in die erste und zweite Zylindergruppe eingespritzten Kraftstoffmengen, sodass das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases gleich einem Soll-Wert wird, z.B. dem theoretischen Luft-Brennstoffverhältnis.
Bei der beschriebenen Emissionssteuervorrichtung kommt jedoch, da der Luft-Brennstoffverhältnissensor stromaufwärts des NOx-Absorptionsmittels in dem Abgasrohr angeordnet ist, eine große HC-Menge mit dem Luft-Brennstoffverhältnissensor in Berührung, und erzeugt daher eine große Wasserstoffmenge (H₂). Es besteht daher die Gefahr, dass der Luft-Brennstoffverhältnissensor mit einer großen HC-Menge bedeckt wird. Wenn der Luft-Brennstoffverhältnissensor mit H₂ bedeckt ist, kommt der Luft-Brennstoffverhältnissensor kaum mit dem im Abgas befindlichen Sauerstoff in Berührung, sodass der Luft-Brennstoffverhältnissensor fälschlicherweise erfaßt, dass das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases auf der fetteren Seite liegt. Aufgrund dieser falschen Erfassung werden die in die erste und zweite Zylindergruppe eingespritzten Kraftstoffmengen so gesteuert, dass sich das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases zur mageren Seite bewegt, obwohl dies tatsächlich nicht erforderlich ist. Somit besteht bei der bekannten Emissionssteuervorrichtung das Problem einer falschen Steuerung des mittleren Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases.
In dem Dokument US 5,657,625 wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasreinigungskatalysator beschrieben, der in dem Abgas enthaltene Stickoxide absorbiert, wenn sich der Motor in einem mageren Verbrennungszustand befindet, und der die absorbierten Stickoxide deoxidiert, wenn sich der Motor in einem fetten Verbrennungszustand befindet. Die Motorsteuervorrichtung umfaßt eine elektronische Steuereinheit zum Schätzen der Reinigungsfähigkeit durch das Reduzieren von anderen Substanzen als den von dem Katalysator absorbierten Stickoxiden, die die Stickoxidadsorptionfähigkeit des Katalysators vermindert, und zwar auf der Grundlage des akkumulierten Wertes von Fahrzeuglaufleistung, dem Kraftstoffverbrauch des Motors oder der Ansaugluftmenge. Die Steuereinheit ändert die Betriebsbedingung des Motors so, dass die Abgastemperatur erhöht wird, wenn bestimmt wird, dass die geschätzte Adsorptionsmenge einen bestimmten Adsorptionsbetrag erreicht hat. Der Abgasreinigungskatalysator wird durch ein Hochtempera turabgas erwärmt, um die die Reinigungsfähigkeit vermindernden Substanzen von dem Katalysator zu entfernen.
Die US-A-5,657,625 beschreibt eine Luft-Brennstoffverhältnissteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine mit in eine erste und zweite Zylindergruppe unterteilten Zylindern, wobei die erste und zweite Zylindergruppe mit einer gemeinsamen Abgasleitung mit einer darin angeordneten Emissionssteuervorrichtung zur Absorption und Freigabe von NOx entsprechend dem Luft/Brennstoffverhältnis des Abgases verbunden sind, wobei die Luft-Brennstoffverhältnissteuervorrichtung eine Einrichtung zum Einstellen eines Soll-Wertes eines mittleren Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases (AVAF), das in den Katalysator strömt, und eine Einrichtung zum Einstellen eines ersten/zweiten Gruppen-Soll-Wertes eines ersten/zweiten Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases von der ersten/zweiten Zylindergruppe auf einen fetteren/magereren Wert als dem Soll-Wert und zum Einstellen des ersten und zweiten Gruppen-Soll-Wertes so, dass das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem Soll-Wert AVAF wird, eine Einrichtung zum Berechnen der in die Zylindergruppen einzuspritzenden Kraftstoffmengen, sodass das erste/zweite Gruppenluft-Brennstoffverhältnis gleich dem ersten/zweiten Gruppen-Soll-Wert wird, und einen Luft-Kraftstoff-verhältnissensor, der in einem Abschnitt des Abgaskanals angeordnet ist, und eine Rückkopplungssteuerung zur Berichtigung der ersten/zweiten Kraftstoffmenge auf der Grundlage des so erfaßten Luft-Kraftstoffverhältnisses, sodass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis gleich dem AVAF wird, umfasst.
Das Dokument JP 02 001439 U beschreibt einen Luft-Brennstoffsensor, der stromabwärts von einem Katalysator angeordnet ist, um einen irrtümlichen Einfluß des Sensorausgangs zu verhindern, der durch das stromaufwärtige Abgas bewirkt wird, das sich nicht im Gleichgewicht befindet und Verunreinigungen enthält.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der ein Emissionssteuerkatalysator erwärmt werden kann, und die eine stabilere Steuerung im Fall von Schwankungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird eine Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren in eine erste Zylindergruppe und eine zweite Zylindergruppe unterteilten Zylindern geschaffen, wobei die erste und zweite Zylindergruppe mit einem gemeinsamen Abgasrohr mit einem darin angeordneten Emissionssteuerkatalysator verbunden sind. Die Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung umfaßt eine erste Einrichtung zum Einstellen eines Soll-Wertes eines mittleren Luft-Brennstoffverhältnisses eines in den Emissionssteuerkatalysator strömenden Abgases, eine zweite Einrichtung zur Einstellung eines ersten Gruppen-Soll-Wertes eines ersten Luft-Brennstoff verhältnisses des Abgases der ersten Zylindergruppe auf einen fetteren Wert als den Soll-Wert und zur Einstellung eines zweiten Gruppen-Soll-Wertes eines zweiten Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases der zweiten Zylindergruppe auf einen magereren Wert als den Soll-Wert, wobei die zweite Einrichtung den ersten Gruppen-Soll-Wert und den zweiten Gruppen-Soll-Wert so einstellt, dass, wenn das erste Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis und das zweite Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem ersten Gruppen-Soll-Wert bzw. dem zweiten Gruppen-Soll-Wert ist, das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem Soll-Wert wird, eine dritte Einrichtung zum Berechnen einer ersten in die Zylinder der ersten Zylindergruppe einzuspritzenden Brennstoffmenge und einer zweiten in die Zylinder der zweiten Zylindergruppe einzuspritzenden Brennstoffmenge, sodass das erste Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis und das zweite Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem ersten Gruppen-Soll-Wert bzw. dem zweiten Gruppen-Soll-Wert wird, einen in einem Abschnitt sich stromabwärts des Emissionskatalysators erstreckenden Abschnitt des Abgasrohres angeordneten Luft-Brennstoffverhältnissensor, und eine vierte Einrichtung zur Berichtigung der ersten Brennstoffmenge und der zweiten Brennstoffmenge auf der Grundlage des mittels dem Luft-Brennstoffverhältnissensor erfaßten Luft-Brennstoffverhältnisses so, dass das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem Soll-Wert wird.
Bei der oben beschriebenen Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung wird verhindert, dass der Luft-Brennstoffverhältnissensor mit einer großen HC- Menge in Berührung kommt, da der Luft-Brennstoffverhältnissensor in einem Abschnitt des Abgasrohres stromabwärts des Emissionssteuerkatalysators angeordnet ist.
Somit verhindert die Steuervorrichtung eine Falschkorrektur des mittleren Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases und ist daher in der Lage, das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases auf seinen Soll-Wert zu steuern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet werden. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine;
2 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Konzentrationen von unverbranntem HC, und verbranntem CO und Sauerstoff in dem von der Brennkraftmaschine ausgegebenen Abgas;
3A und 3B die NOx-Absorption und Freigabe eines NOx-Absorptionsmittels;
4 ein Diagramm zur Darstellung einer Tabelle einer Grundkraftstoffeinspritzdauer TB;
5 ein Diagramm zur Darstellung einer Tabelle eines Änderungskoeffizienten KC;
6 ein Diagramm zur Darstellung einer Ausgangsspannung eines Luft-Brennstoffverhältnissensors;
7 ein Fließbild zur Darstellung eines zweiten FAF-Berechnungsprogramms;
8 ein Diagramm zur Darstellung der Änderungen eines Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF aufgrund des zweiten FAF-Berechnungsprogramms;
9 ein Diagramm zur Darstellung der Änderungen eines ersten und zweiten Korrekturkoeffizienten FAF1, FAF2 auf der Grundlage des zweiten FAF-Berechnungsprogramms;
10 ein Fließbild zur Darstellung eines ersten FAF-Berechnungsprogramms;
11 ein Fließbild zur Darstellung eines Teils des Merker-Steuerprogramms;
12 ein Fließbild zur Darstellung des anderen Abschnitts des Merker-Steuerprogramms;
13 ein Fließbild zur Darstellung eines Abschnitts eines Verfahrens zur Berechnung einer Kraftstoffeinspritzdauer; und
14 ein Fließbild zur Darstellung des anderen Abschnitts des Verfahrens zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzdauer.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt einen Motorblock 1 einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, z.B. vier Zylindern. Die Zylinder sind mit einem Druckausgleichsbehälter 3 über entsprechende Ansaugleitungen 2 verbunden. Der Druckausgleichsbehälter 3 ist mit einem Luftfilter 5 über einen Ansaugkanal 4 verbunden. In dem Ansaugkanal 4 ist eine Drosselklappe 6 angeordnet. Jeder Zylinder ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 7 zur Direkteinspritzung von Kraftstoff versehen. Die Zylinder des Motorblocks 1 sind in eine erste Zylindergrupe 1a Nr. 1 Zylinder #1 und Nr. 4 Zylinder #4 und eine zweite Zylindergruppe 1b Nr. 2 Zylinder #2 und Nr. 3 Zylinder #3 unterteilt. Die Ausstoßhubfolge des Motorblocks 1 ist #1-#3-#4-#2. D.h., die Zylinder des Motorblocks 1 sind in zwei Gruppen so unterteilt, dass der Ausstoßhub jedes Zylinders der ersten Gruppe nicht den Ausstoßhub irgendeines Zylinders der zweiten Zylindergruppe überlappt. Die Zylinder der ersten Zylindergruppe 1a sind mit einem Gehäuse 10a über einen Abgaskanal 8a verbunden, das einen Startkatalysator 9a enthält. Die Zylinder der zweiten Zylindergruppe 1b sind mit einem Gehäuse 10b über einen Abgaskrümmer 8b verbunden, das einen Startkatalysator 9b enthält. Die Gehäuse 10a und 10b sind über ein gemeinsames Abgasrohr 11 mit einem Gehäuse 13 verbunden, das ein NOx- Absorptionsmittel 12 enthält. Das Gehäuse 13 ist mit einem Abgasrohr 14 verbunden.
Eine elektronische Steuereinheit 20 wird mittels eines digitalen Rechners gebildet, der einen ROM (Nurlesespeicher) 22, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 23, eine CPU (Mikroprozessor) 24, einen B-RAM (Sicherungs-RAM) 25, der konstant mit Energie versorgt wird, einen Eingang 26 und einen Ausgang 27 aufweist. Diese Bauteile der elektronischen Steuereinheit 20 sind miteinander mittels eines bi-direktionalen Busses 21 verbunden. Der Druckausgleichsbehälter 30 ist mit einem Drucksensor 28 versehen, der eine dem absoluten Druck in dem Druckausgleichsbehälter 30 proportionale Ausgangsspannung erzeugt. Ein Zweigabschnitt des Abgasrohres 11 ist mit einem Temperatursensor 29 versehen, der eine der Temperatur des in das NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases proportionale Ausgangsspannung erzeugt. Ein sich stromabwärts von dem NOx-Absorptionsmittel 12 erstreckender Abschnitt des Abgasrohres 14 ist mit einem Luft-Brennstoffverhältnissensor 30 versehen, der eine Ausgangsspannung erzeugt, die das Luft-Brennstoffverhältnis des von dem NOx-Absorptionsmittel 12 ausgegebenen Abgases anzeigt. Die von dem Temperatursensor 29 erfaßte Abgastemperatur gibt die Temperatur TNA des NOx-Absorptionsmittels 12 wieder. Die Ausgangsspannungen der Sensoren 28, 29, 30 werden über entsprechende AD-Wandler 31 dem Eingang 2b eingegeben. Die CPU 24 berechnet die Ansaugluftströmung Q auf der Grundlage der Ausgangsspannung des Drucksensors 28. Der Eingang 26 ist ebenfalls mit einem Drehzahlsensor 32 verbunden, der Ausgangsimpulse entsprechend der Mo tordrehzahl N erzeugt. Der Ausgang 27 ist mit den Kraftstoffeinspritzventilen 7 und Zündkerzen (nicht dargestellt) über entsprechende Treiberschaltkreise 33 verbunden. Die Kraftstoffeinspritzventile 7 und die Zündkerzen werden daher auf der Grundlage der Ausgangssignale von der elektronischen Steuereinheit 20 gesteuert.
2 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Konzentrationen der entsprechenden Komponenten, die in dem von den Zylindern ausgegebenen Abgas enthalten sind. Wie in 2 gezeigt, nehmen die Mengen von unverbranntem AC und CO in dem von den Zylindern ausgegebenen Abgas zu, wenn das Luft-Brennstoffverhältnis des in den Zylindern zu verbrennenden Gemisches sich zu einer fetteren Seite verschiebt. Die in dem von den Zylindern ausgegebenen Abgas enthaltene Sauerstoffmenge O₂ nimmt zu, wenn sich das Luft-Brennstoffverhältnis des in den Zylindern zu verbrennenden Gemisches zu einer mageren Seite verschiebt.
Die Startkatalysatoreinrichtungen 9a, 9b sind zur Reinigung des Abgases während einer frühen Periode nach dem Motorstart vorgesehen, während der das NOx-Absorptionsmittel 12 nicht arbeitet. Die Startkatalysatoreinrichtungen 9a und 9b werden beispielsweise durch einen 3-Wegekatalysator gebildet, der durch Beschichten eines Aluminiumträgers mit einem Edelmetall, wie z.B. Platin oder ähnlichem gebildet wird.
Das NOx-Absorptionsmittel 12 ist beispielsweise durch Beschichten eines Aluminiumträgers mit einem Edelmetall, wie z.B. Platin Pt, Palladium Pd, Rhodium Rh, Iridium Ir usw. und mindestens einem Element aus der Gruppe von Alkalimetallen, wie z.B. Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs usw. alkalischen Erden, wie z.B. Barium Ba, Calcium Ca usw. und seltenen Erden, wie z.B. Lanthan La, Yttrium Y usw. ausgewählt wird. Das NOx-Absorptionsmittel absorbiert und gibt NOx in der folgenden Weise frei. D.h., das NOx-Absorptionsmittel absorbiert NOx, wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases, d.h., das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, auf der magereren Seite liegt. Das NOx-Absorptionsmittel 12 gibt absorbiertes NOx frei, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas bis zu einem bestimmten Niveau oder darunter abnimmt. Wenn die Luft oder der Kraftstoff nicht in einen Abschnitt des Abgaskanals stromaufwärts des NOx-Absorptionsmittels 12 zugeführt wird, wird das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Gases gleich dem Verhältnis der gesamten den Zylindern zugeführten Luftmenge zu der gesamten Kraftstoffmenge.
Obwohl das NOx-Absorptionsmittel 12 in dem Abgaskanal des Motors tatsächlich NOx absorbiert und freigibt, so ist doch der genaue Mechanismus der Absorption und Freigabe des NOx durch das NOx-Absorptionsmittel nicht vollständig bekannt. Man nimmt jedoch an, dass die Absorption und Freigabe des NOx entsprechend einem in den 3A und 3B dargestellten Mechanismus abläuft. Obwohl der Mechanismus im Folgenden unter Bezugnahme auf ein NOx-Absorptionsmittel beschrieben wird, das durch Beschichten eines Trägers mit Platin Pt und Barium Ba gebildet wird, trifft der gleiche Mechanismus im Wesentlichen auf NOx-Absorptionsmittel zu, die un ter Verwendung von anderen Edelmetallen als Platin und von Barium unterschiedlichen Alkalimetallen, alkalischen Erden oder seltenen Erden gebildet sind.
Wenn das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases sich beträchtlich von dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis zur magereren Seite verschiebt, nimmt die Sauerstoffkonzentration in dem in den Katalysator strömenden Abgas beträchtlich zu, sodass sich O₂ auf den Oberflächen des Platins in Form von O_–2 oder O^2– ablagert, wie in 3A gezeigt.
Im Abgas enthaltenes Stickstoffmonoxid NO reagiert mit O_–2 oder O^2– auf den Oberflächen des Platins Pt und erzeugt NO₂ (2NO + O₂ → 2NO₂). Ein Teil des so erzeugten NO₂ wird in dem Absorptionsmittel absorbiert, wobei es auf dem Platin Pt oxidiert und verbindet sich mit Bariumoxid BaO und diffundiert dann in Form von Nitrationen NO₃ in das Absorptionsmittel, wie in 3A gezeigt. Auf diese Weise wird NOx in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiert.
Solange die Sauerstoffkonzentration im Abgas hoch bleibt, wird NO₂ an den Oberflächen des Platins Pt erzeugt. Das NO₂ wird in dem Absorptionsmittel absorbiert und erzeugt NO^3– solange die NOx-Absorptionskapazität des Absorptionsmittels nicht gesättigt ist. Wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases jedoch abnimmt, nimmt die Erzeugung NO₂ ebenfalls ab, sodass eine umgekehrte Reaktion in Richtung (NO₃_ → NO₂) abläuft, und hierdurch Nitrationen NO₃_ von dem Absorptionsmittel in Form von NO₂ freigegeben werden. D.h., wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases abnimmt, gibt das NOx- Absorptionsmittel 12 NOx frei. Die Sauerstoffkonzentration im Abgas nimmt ab, wenn der Magergrad des Abgases abnimmt. Wenn der Magergrad des Abgases vermindert wird, gibt daher das NOx-Absorptionsmittel 12 NOx frei.
Wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases zur fetteren Seite verschoben wird, und insbesondere wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases zur fetteren Seite des theoretischen Kraftstoffverhältnisses verschoben wird, oxidieren HC und CO, die in großen Mengen Abgas in dem in 2 gezeigten Zustand vorhanden sind, durch die Reaktion mit dem Sauerstoff O_2– oder O^2– auf dem Platin Pt. Wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases in Richtung einer fetteren Seite verschoben wird, insbesondere wenn es zur fetteren Seite des theoretischen Kraftstoffverhältnisses verschoben wird, wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas äußerst niedrig, sodass das Absorptionsmittel NO₂ freigibt und NO₂ durch Reaktion mit HC oder CO reduziert wird, wie in 3B gezeigt. Wenn NO₂ von den Oberflächen des Platins Pt entfernt wird, wie oben beschrieben, wird NO₂ allmählich von dem Absorptionsmittel freigegeben. Durch Verschieben des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases zur fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses, gibt somit das NOx-Absorptionsmittel 12 in kurzer Zeit NOx frei. Auch wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, kann NOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 freigegeben und reduziert werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die Kraftstoffeinspritzdauer TAU1 für jeden Zylinder der ersten Zylindergruppe 1a und die Kraftstoffeinspritzdauer TAU2 für jeden Zylinder der zweiten Zylindergruppe 1b durch die folgenden Gleichungen berechnet: TAU1 = TAUC × (1 + KC) TAU2 = TAUC × (1 – KC)wobei TAUC eine berichtigte Kraftstoffeinspritzdauer und KC ein Änderungskoeffizient sind.
Die berichtigte Kraftstoffeinspritzdauer TAUC wird durch folgende Gleichung berechnet: TAU = (TB × KT) × (1 + FAF + KK)wobei TB eine Grundkraftstoffeinspritzdauer, KT ein Soll-Kraftstoffluftverhältniskoeffizient, FAF ein Rückkopplungskorrekturkoeffizient und KK ein Korrektureffizient ist.
Die Grundkraftstoffeinspritzzeitdauer TB ist eine Kraftstoffeinspritzdauer, die zur Änderung des Verhältnisses der gesamten Luftmenge zur gesamten dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge zu dem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis erforderlich ist. Die Grundkraftstoffeinspritzdauer TB wird durch Versuche bestimmt. Die Grundkraftstoffeinspritzdauer TB wird vorher in dem ROM 22 als eine Funktion der Motorbetriebsbedingungen, z.B. der Motordrehzahl N und dem absoluten Druck PM in dem Druckausgleichsbehälter 3, die die Motorlast ergeben, in Form einer in 4 dargestellten Tabelle gespeichert.
Der Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT ist ein Koeffizient, der entsprechend dem Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases bezüglich des NOx-Absorptionsmittels 12 bestimmt wird. Der Soll-Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT wird wie folgt eingestellt. Wenn der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases gleich dem theoretischen Luft-Kraftstaffverhältnis ist, ist KT = 1,0. Wenn der Soll-Wert auf der fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, ist KT > 1,0. Wenn der Soll-Wert auf der magereren Seite liegt, ist KT < 1,0. Somit stellt das Multiplikationsprodukt TB × KT eine Kraftstoffeinspritzdauer dar, die zur Änderung des Verhältnisses der gesamten Luftmenge zur gesamten Kraftstoffmenge, die dem Motor zugeführt wird, zum Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases erforderlich ist.
Der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF ist ein Koeffizient, um das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases bei dem Soll-Wert auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Luft-Kraftstoffverhältnissensor 30 zu halten, wenn der Soll-Wert des mittleren Kraftstoffverhältnisses des Abgases gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis oder ein Verhältnis ist, das ein wenig zur fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses verschoben ist. Wenn der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases auf der mageren oder fette ren Seite liegt, ist der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF Null.
Der Korrekturkoeffizient KK ist ein kombinierter Koeffizient eines zunehmenden Motoraufwärmkorekturkoeffizienten eines zunehmenden Korrekturkoeffizienten des Beschleunigungszustandes eines gelernten Korrekturkoeffizienten und ähnlichem. Der Korrekturkoeffizient KK wird auf Null gestellt, wenn eine derartige Korrektur nicht erforderlich ist.
Der Änderungskoeffizient KC ist ein Koeffizient zur Veränderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses des in der ersten Zylindergruppe 1a zu verbrennenden Gemisches und das Luft-Kraftstoffverhältnis des in der zweiten Zylindergruppe 1b zu verbrennenden Gemisches gegeneinander. Insbesondere stellt der Koeffizient das Luft-Kraftstoffverhältnis des in der ersten Zylindergruppe 1a zu verbrennenden Gemisches auf eine fettere Seite des Soll-Wertes des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases ein und stellt das Luft-Kraftstoffverhältnis des in der zweiten Zylindergruppe 1b zu verbrennenden Gemisches auf die magere Seite des Soll-Wertes des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases ein. Der Änderungskoeffizient KC ist Null, wenn die Luft-Kraftstoffverhältnisse der in allen Zylindergruppen zu verbrennenden Gemische gleich sind. Der Änderungskoeffizient KC wird vorherbestimmt, sodass die NOx-Absorptionsmitteltemperatur TNA höher als die NOx-Freigabetemperatur gehalten wird, wie weiter unten beschrieben. Der Änderungskoeffizient KC wird vorher in dem ROM 22 gespeichert, z.B. als eine Funktion des ab soluten Drucks PM in dem Druckausgleichsbehälter 3 und der Motordrehzahl N, und zwar in Form einer Tabelle, wie in 5 gezeigt.
Wenn ein magerer Zustand erreicht ist, wird bei dieser Ausführungsform das Luft-Kraftstoffverhältnis des in jeder Zylindergruppe 1a, 1b zu verbrennenden Gemisches zur magereren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses eingestellt. Wenn der magere Zustand nicht erreicht ist, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den zwei Zylindergruppen 1a, 1b zu verbrennenden Gemisches auf das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt. Es wird bestimmt, dass der magere Zustand nicht erreicht ist, z.B., wenn die Motorlast höher als eine bestimmte Last ist, oder wenn der Motoraufwärmvorgang durchgeführt wird, oder wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 nicht aktiviert ist. In den anderen Umständen wird bestimmt, dass der magere Zustand erreicht ist. Wenn der magere Zusand erreicht ist, wird daher der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases auf ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt, und wenn der magere Zustand nicht erreicht ist, wird der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases auf das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt. Wenn somit der magere Zustand erreicht ist, wird der Soll-Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT auf einen Wert KL (z.B. 0,6) eingestellt, der niedriger als 1,0 ist, und der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF und der Änderungskoeffizient KC sind auf Null festgelegt. Wenn der magere Zustand nicht erreicht ist, wird der Soll-Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT auf 1,0 festgelegt, und der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF wird auf der Grundlage des Ausgangssignals des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 berechnet, und der Änderungskoeffizient KC wird auf Null festgelegt.
Wenn der magere Zustand erreicht ist, wird das NOx im von dem Motor ausgegebenen Abgas in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiert. Da jedoch die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptionsmittels 12 begrenzt ist, ist die Freigabe von NOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 nicht erforderlich, bevor die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptionsmittels 12 gesättigt ist. Bei der Ausführungsform wird daher, wenn die in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbierte NOx-Menge größer als ein bestimmter Wert wird, das Luft-Kraftstoffverhältnis des in jeder Zylindergruppe 1a, 1b zu verbrennenden Gemisches vorübergehend zur fetteren Seite des theoretischen Kraftstoffverhältnisses verschoben, um NOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 freizugeben und NOx zu reduzieren. D.h., wenn die in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbierte NOx-Menge größer als der bestimmte Wert wird, wird der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases zur fetteren Seite verschoben. Wenn daher in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiertes NOx freigegeben und reduziert werden muss, wird der Soll-Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT vorübergehend auf einen Wert KN (z.B. 1,3) verschoben, der größer als 1,0 ist und der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF und der Änderungskoeffizient KC werden auf Null festgelegt.
Der in dem Motor verwendete Kraftstoff und das dort verwendete Schmiermittel enthalten jedoch schweflige Substanzen und das in das NOx-Absorptionsmittel 12 strömende Abgas enthält schweflige Substanzen, wie z.B. SOx. Neben dem NOx wird daher ebenfalls in dem NOx-Absorptionsmittel 12 SOx absorbiert. Der Mechanismus der Absorption von SOx in dem NOx-Absorptionsmittel 12 wird im Wesentlichen gleich dem NOx-Absorptionsmechanismus angesehen.
Entsprechend der Erläuterung des NOx-Absorptionsmechanismus soll der SOx-Absorptionsmechanismus unter Bezugnahme auf ein durch Beschichten eines Trägers mit Platin Pt und Barium Ba gebildetes Absorptionsmittel beschrieben werden. Wie oben erläutert, lagert sich O₂ auf den Oberflächen des Platins Pt in Form von O₂_ oder O^2– ab, wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases sich auf der magereren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses befindet. Dann reagiert im Abgas enthaltenes SOx, z.B. SO₂ mit dem O₂_ oder O^2– auf den Oberflächen des Platins Pt und erzeugt SO₃. Das so erzeugte SO₃ wird in dem Absorptionsmittel absorbiert, wobei es auf dem Platin Pt oxidiert und sich mit Bariumoxyd BaO verbindet, und dann in Form von Sulfationen SO₄ ^2– in das Absorptionsmittel diffundiert. Die Sulfationen SO₄ ^2– verbinden sich mit den Bariumionen Ba²⁺ zur Erzeugung eines Sulfats BaSO₄.
Das Sulfat BaSO₄ zerfällt nicht leicht. Tatsächlich zerfällt das Sulfat BaSO₄ nicht, sondern verbleibt aktiv, sogar, wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases einfach zur fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses verschoben wird. Im Laufe der Zeit nimmt daher die Sulfatmenge von BaSO₄ in dem NOx-Absorptionsmittel 12 zu, sodass die NOx-Menge, die in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiert werden kann, im Laufe der Zeit abnimmt.
Wenn jedoch das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis oder zur fetteren Seite davon eingestellt wird, wenn die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 höher als die SOx-Freigabtemperatur ist, zerfällt das in dem NOx-Absorptionsmittel 12 erzeugte Sulfat BaSO₄ und Sulfationen SO₄ ^2– werden von dem NOx-Absorptionsmittel 12 in Form von SO₃ freigegeben. Wenn bei dieser Ausführungsform daher die in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbierte SOx-Menge größer als ein bestimmter Wert wird, wird das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases vorübergehend auf ein ein wenig fetteres Luft-Kraftstoffverhältnis (z.B. etwa 13,5 – 14,0) eingestellt, während das NOx-Absorptionsmittel 12 erwärmt wird. Hierdurch wird SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 freigegeben. Das freigegebene SO₃ wird sofort in SO₂ durch das im Abgas enthaltene HC und CO reduziert.
Wie oben erläutert, reagieren Sauerstoff und HC auf dem NOx-Absorptionsmittel 12 zur Erzeugung von Reaktionswärme, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel 12 strömende Abgas eine große Sauerstoffmenge und eine große HC-Menge gleichzeitig enthält, sodass das NOx-Absorptionsmittel 12 erwärmt wird. Wenn weiter das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases ein wenig zur fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses verschoben ist, kann HC wirk sam an dem NOx-Absorptionsmittel 12 zum Erwärmen des NOx-Absorptionsmittels 12 verwendet werden. Wie in 2 gezeigt, enthält das Abgas eine große HC-Menge, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Zylindern zu verbrennenden Gemisches auf der fetteren Seite liegt, und das Abgas enthält eine große Sauerstoffmenge, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Zylindern zu verbrennenden Gemisches auf der magereren Seite liegt. Daher wird bei dieser Ausführungsform, wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss, das Luft-Kraftstoffverhältnis in der ersten Zylindergruppe 1a zu verbrennenden Gemisches auf ein fettes Luft-Kraftstoffverhältnis zur Erzeugung einer großen HC-Menge im Abgas und das Luft-Kraftstoffverhältnis des in der zweiten Zylindergruppe 1b zu verbrennenden Gemisches auf ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis zur Erzeugung einer großen Sauerstoffmenge im Abgas eingestellt. Gleichzeitig wird das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases ein wenig zur fetteren Seite verschoben. D.h., der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases wird vorübergehend auf einen ein wenig Kraftstoff reicheren Wert verschoben. Wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss, wird der Soll-Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT vorübergehend auf einen Wert KS (z.B. 1,1), der größer als 1,0 ist, verschoben und der Rückkopplungskorrektureffizient FAF wird auf der Grundlage des Ausgangssignals des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 berechnet, und der Änderungskoeffizient KC wird auf Null festgelegt.
D.h., wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss, wird der Soll-Wert des mittleren Luft- Kraftstoffverhältnisses des Abgases ein wenig zur fetteren Seite verschoben, und der Soll-Wert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases von der ersten Zylindergruppe 1a wird auf einen Wert eingestellt, der auf der fetteren Seite des Soll-Wertes des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases liegt, und der Soll-Wert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases von der zweiten Zylindergruppe 1b wird auf einen Wert eingestellt, der auf der magereren Seite des Soll-Wertes des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases liegt, und die Soll-Werte des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases von der ersten und zweiten Zylindergruppe werden so eingestellt, dass, wenn die Luft-Kraftstoffverhältnisse des Abgases von der ersten und zweiten Zylindergruppe gleich ihren entsprechenden Soll-Werten sind, das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases gleich einem ein wenig fetteren Luft-Kraftstoffverhältnis wird.
Wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite seines Soll-Wertes liegt, wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss, wird die Freigabe des SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 relativ behindert, und weiter neigt das von dem NOx-Absorptionsmittel 12 freigegebene SOx dazu, erneut in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiert zu werden. Wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases übermäßig fetter als der Soll-Wert ist, wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss, besteht die Gefahr einer Verschlechterung des Kraftstoffsverbrauchs oder der Überhitzung des NOx-Absorptionsmittels 12. Daher wird angestrebt, das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases bei seinem Soll-Wert zu halten, wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss. Bei dieser Ausführungsform wird daher, wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss, das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases rückgekoppelt durch Verwendung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF gesteuert, sodass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases gleich seinem Soll-Wert wird. Wenn jedoch der magerere Zustand nicht vorliegt, wird der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases auf das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt. Da das NOx-Absorptionsmittel 12 als ein 3-Wegekatalysator dient, wird angestrebt, das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases bei dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis in dieser Situation für eine gute Emissionssteuerung zu halten. Bei dieser Ausführungsform wird das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases rückgekoppelt durch Verwendung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF gesteuert, sodass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases gleich seinem Soll-Wert wird, wenn der magere Zustand ebenfalls nicht vorliegt.
Der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF wird auf der Grundlage des Ausgangssignals des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 berechnet. Obwohl irgendeine Art von Luft-Kraftstoffverhältnissensor als Kraftstoffverhältnissensor 30 verwendet werden kann, verwendet diese Ausführungsform einen Kraftstoffverhältnissensor, dessen Ausgangsspannung sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration im Abgas verändert. Wie in 6 gezeigt, wird die Ausgangsspannung V des Kraftstoff verhältnissensors 30 gleich einer Bezugsspannung VS (z.B. 0,45 V), wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis gleich ist. Wenn sich das Luft-Kraftstoffverhältnis beträchtlich zur fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses verschiebt, wird die Ausgangsspannung V bei einem Wert (z.B. etwa 0,9 V) konstant, der größer als eine Bezugsspannung VR auf der fetten Seite ist. Wenn sich das Luft-Kraftstoffverhältnis beträchtlich zur magereren Seite verschiebt, wird die Ausgangsspannung V bei einem Wert (z.B. etwa 0,1 V) konstant, der niedriger als eine Bezugsspannung VL einer mageren Seite ist.
Im Folgenden wird das Berechnungsverfahren des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF, wenn der magere Zustand nicht erreicht ist, beschrieben. In diesem Fall wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF mittels eines zweiten FAF-Berechnungsprogramms gemäß 7 berechnet.
In 7 wird in Schritt 100 bestimmt, ob die Ausgangsspannung V des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 höher als die Bezugsspannung VS ist, d.h., ob das erfaßte Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis, d.h., das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das mittels des Luft-Kraftstoffverhältnisensors erfaßt wurde, auf der fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt. Wenn V ≥ VS ist, d.h., wenn das erfaßte Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis auf der fetteren Seite liegt, geht das Programm zu Schritt 101, in dem bestimmt wird, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis des vorherigen Programmlaufs auf der magereren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des vorherigen Laufs auf der magereren Seite liegt, d.h., wenn sich das Luft-Kraftstoffverhältnis von der magereren Seite zur fetteren Seite verändert hat, geht das Programm zu Schritt 102. In Schritt 102 wird ein Sprungwert SL2 von dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF subtrahiert, d.h., der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF wird scharf mittels des Sprungwerts SL2, wie in 8 gezeigt, vermindert. Wenn umgekehrt in Schritt S101 bestimmt wird, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis des vorherigen Durchlaufs auf der fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, geht das Programm zu Schritt 103. In Schritt 103 wird ein Integral KL2 (« SL2) von dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF subtrahiert, sodass der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF allmählich abnimmt, wie in 8 gezeigt.
Wenn V < VS in Schritt 100 ist, geht das Programm zu Schritt 104, in dem bestimmt wird, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis des vorherigen Laufs des Programms auf der fetteren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des vorherigen Laufs auf der fetteren Seite liegt, d.h., wenn sich das Luft-Kraftstoffverhältnis von der fetteren Seite zur mageren Seite verändert hat, geht das Programm zu Schritt 105. In Schritt 105 wird ein Sprungwert SR2 zu dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF hinzuaddiert, d.h., der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF nimmt durch den Sprungwert SR2 steil zu, wie in 8 gezeigt.
Wenn umgekehrt das Luft-Kraftstoffverhältnis in dem vorherigen Lauf auf der mageren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, geht das Programm zu Schritt 106. In Schritt 106 wird ein Integral KR2 (« SR2) zu dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF hinzuaddiert, sodass der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF allmählich zunimmt, wie in 8 gezeigt.
Das Verfahren zur Berechnung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF, wenn das NOx-Absorptionsmittel 12 SOx freigeben muss, wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. In diesem Fall wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF durch Hinzuaddieren eines Korrekturkoeffizienten FAF1 berechnet, der auf der Grundlage des Ausgangssignals des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 berechnet wurde, und einem Korrekturkoeffizienten FAF2, der unabhängig von dem Ausgangssignal des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 berechnet wurde (FAF = FAF1 + FAF2). Das Berechnungsverfahren des Korrekturkoeffizienten FAF1 wird zuerst beschrieben.
Es wird angenommen, dass bei der SOx-Freigabe von dem NOx-Absorptionsmittel 12 das Luft-Kraftstoffverhältnis des von dem NOx-Absorptionsmittel 12 ausgegebenen Abgases im Wesentlichen gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses bleibt, da der in dem NOx-Absorptionsmittel 12 verbleibende Sauerstoff mit dem in dem Abgas enthaltenen HC und CO reagiert und da das von dem NOx-Absorptionsmittel 12 in Form von SO₃ freigegebenen SOx durch HC und CO des Abgases reduziert wird. Während SOx freigegeben wird, ist es daher nicht klar, ob das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf seinen Soll-Wert gesteuert wird, obwohl das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases im Wesentlichen gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis ist.
Es wird, wie oben erwähnt, nicht angestrebt, dass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite liegt, wenn SOx freigeben werden muss. Bei dieser Ausführungsform wird daher, wenn das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases im Wesentlichen gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis, d.h., wenn die Ausgangsspannung des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 niedriger als die Bezugsspannung VR der fetten Seite ist, der Korrekturkoeffizient FAF1 allmählich durch Verwendung eines Integrals KR1 erhöht. D.h., wenn das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite des Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, das durch die Bezugsspannung der fetten Seite VR wiedergegeben wird, das als Bezugskraftstoffverhältnis benannt ist, wird der Korrekturkoeffizient FAF1 allmählich erhöht. Das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases neigt daher nicht zur magereren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses.
Es ist jedoch nicht erwünscht, dass der Korrekturkoeffizient FAF1 übermäßig erhöht wird, und dadurch das mittlere Luft-Kraftstoffverthältnis des Abgases ein übermäßig fettes Luft-Kraftstoffverhältnis wird. Wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases ein übermäßig fettes Luft-Kraftstoffverhältnis wird, wird das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases ein beträchtlich fettes Luft-Kraftstoffverhältnis, d.h., die Ausgangsspannung V wird höher als die Bezugsspannung VR der fetten Seite. Bei dieser Ausführungsform wird daher, wenn die Ausgangsspannung V höher als die Bezugsspannung VR der fetten Seite ist, d.h., wenn das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der fetteren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, der Korrekturkoeffizient FAF1 auf Null festgelegt.
In diesem Fall kann der Korrekturkoeffizient FAF1 auf einen negativen Wert eingestellt werden, jedoch kann die Einstellung des Korrekturkoeffizienten FAF1 auf einen negativen Wert zu einer scharfen Korrektur des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases zur mageren Seite führen. Wenn jedoch FAF1 gleich Null eingestellt wird, wird angenommen, dass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases im Wesentlichen gleich dem durch KS ausgedrückten Luft-Kraftstoffverhältnis wird, und dass das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases sich allmählich zur mageren Seite verschiebt. Das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases neigt daher nicht zur mageren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses.
D.h., wenn das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der mageren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, werden die in die ersten und zweiten Zylindergruppen 1a, 1b eingespritzten Kraftstoffmengen erhöht. Wenn das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der fetteren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, wird eine steigende Korrektur der in die ersten und zweiten Zylindergruppen 1a, 1b eingespritzten Kraftstoffmengen verhindert. Der absolute Wert des Rückkopplungsfaktors wird in diesem Fall kleiner eingestellt, als wenn der Soll-Wert des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses ist. D.h., das Integral KF1 entsprechend dem Integral KR2 in 8 ist kleiner als das Integral KR2, und das Integral entsprechend dem Integral KL2 ist Null, und der Sprungwert entsprechend dem Sprungwert SR2 ist Null, und der Sprungwert SL1 entsprechend dem Sprungwert SL2 ist kleiner als der Sprungwert SL2. Auf diese Weise wird die Korrekturgeschwindigkeit der in die ersten und zweiten Zylindergruppen 1a, 1b eingespritzten Kraftstoffmengen kleiner, sodass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases nicht zur mageren Seite neigt, und nicht ein übermäßig fettes Luft-Kraftstoffverhältnis wird.
Die Ausgangsspannung V des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 umfaßt Rauschen. Daher wird nicht angestrebt, den Korrekturkoeffizienten FAF1 auf Null zu verschieben, unmittelbar nachdem das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis z.B. von der fetteren Seite zur mageren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses verschoben wird. Bei dieser Ausführungsform beginnt daher der Vorgang der Zunahme des Korrekturkoeffizienten FAF1 nach dem Ablauf einer bestimmten ersten eingestellten Zeit D1, die dem Umschalten des erfaßten Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases von der fetten Seite zur mageren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses folgt. Weiter wird der Korrekturkoeffizient FAF1 nach dem Ablauf einer bestimmten zwei ten eingestellten Zeit D2, die dem Umschalten des erfaßten Luft-Kraftstoffverhältnisses von der mageren Seite zur fetteren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses folgt, auf Null festgelegt. Die zweite eingestellte Zeit D2 ist länger als die erste eingestellte Zeit D1, da der Änderungsbetrag der Ausgangsspannung V des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 sich kleiner in Richtung der mageren Seite als in Richtung der fetteren Seite ändert. Hierdurch kann eine genaue Korrektur erreicht werden.
Der Korrekturkoeffizient FAF2 wird beispielsweise entsprechend der folgenden Gleichung berechnet: FAF2 = a·sin(b × t + c)in der t die Zeit und a, b und c Koeffizienten sind. Der Korrekturkoeffizient FAF2 schwingt somit in Bezug auf die Zeit, sodass der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF in Bezug auf die Zeit schwingt. Dies macht es möglich, beträchtliche Abweichungen des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases von seinem Soll-Wert zu verhindern.
10 zeigt ein erstes FAF-Berechnungsprogramm zur Berechnung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF, wenn SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 freigegeben werden muss. In 10 wird in Schritt 200 bestimmt, ob die Ausgangsspannung V des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 niedriger als die Bezugsspannung VR der fetten Seite ist, d.h., ob das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoff verhältnisses liegt. Wenn V kleiner als VR ist, d.h., wenn das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis magerer als das Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnis ist, geht das Programm zu Schritt 201, in dem bestimmt wird, ob das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases des vorherigen Durchlaufs des Programms auf der fetteren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt. Wenn bestimmt wird, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases im vorherigen Durchlauf fetter als das Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnis ist, d.h., wenn das erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases sich von der fetteren Seite zur magereren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffvehältnisses verschoben hat, geht das Programm zu Schritt 202, in dem der Zählwert CF um „1" erhöht wird. D.h., die Erhöhung des Zählwerts CF beginnt. Darauf wird in Schritt 203 der Korrekturfaktor FAF1 bei Null gehalten. Das Programm geht dann zu Schritt 213.
Wenn dagegen in Schritt 201 bestimmt wird, dass das im vorherigen Durchlauf erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, geht das Programm zu Schritt 204, in dem bestimmt wird, ob der Zählwert CF größer als ein eingestellter Zählwert C1 ist, der die erste eingestellte Zeit D1 wiedergibt. Wenn CF ≤ Cl ist, geht das Programm zu Schritt 202 und zu Schritt 203 und dann zu Schritt 213. Wenn dagegen CF ≥ C1 ist, geht das Programm zu Schritt 205, in dem das Integral KR1 zu dem Korrekturkoeffizienten FAF1 hinzuaddiert wird. Darauffolgend wird in Schritt 206 der Zählwert CF gelöscht. Der Korrekturkoeffizient FAF1 wird daher auf Null festgelegt, bis die erste eingestellte Zeit D1 abgelaufen ist, wie in 9 gezeigt. Nachdem die erste eingestellte Zeit D1 abgelaufen ist, nimmt der Korrekturkoeffizient FAF1 allmählich zu.
Wenn in Schritt 200 V > VR ist, geht das Programm zu Schritt 207, in dem bestimmt wird, ob das im vorherigen Durchlauf erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt. Wenn das in dem vorherigen Durchlauf erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der magereren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, d.h., wenn sich das erfaßte Abgas von der magereren Seite zur fetteren Seite verändert hat, geht das Programm zu Schritt 208, in dem der Zählwert CF um „1" erhöht wird. D.h., die Zunahme des Zählwerts CF beginnt. Darauf wird in Schritt 209 das Integral KR1 dem Korrekturkoeffizienten FAF1 hinzuaddiert. Das Programm geht dann zu Schritt 213.
Wenn dagegen in Schritt 207 bestimmt wird, dass das im vorherigen Durchlauf erfaßte Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases auf der fetteren Seite des Bezugs-Luft-Kraftstoffverhältnisses liegt, geht das Programm zu Schritt 210. In Schritt 210 wird bestimmt, ob der Zählwert CF größer als ein eingestellter Wert C2 ist, der eine zweite eingestellte Zeit D2 darstellt. Wenn CF ≤ C2 ist, geht das Programm zu Schritt 208 und zu Schritt 209 und dann zu Schritt 213. Wenn dagegen CF ≥ C2 ist, geht das Programm von Schritt 210 zu Schritt 211, in dem der Korrekturkoeffizient FAF1 auf Null festgelegt ist. Darauf wird in Schritt 212 der Zählwert CF gelöscht. Der Korrekturkoeffizient FAF1 wird somit allmählich erhöht, bis die zweite eingestellte Zeit D2 abgelaufen ist, wie in 9 gezeigt. Nachdem die zweite eingestellte Zeit D2 abgelaufen ist, wird der Korrekturkoeffizient FAF1 auf Null festgelegt.
In Schritt 213 wird der Korrekturkoeffizient FAF2 berechnet (FAF2 = a·sin(b × t + c). Darauf wird in Schritt 214 der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF berechnet (FAF = FAF1 + FAF2).
Da bei dieser Ausführungsform der Luft-Kraftstoffverhältnissensor 30 auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Absorptionsmittels 12 angeordnet ist, wird somit verhindert, dass der Luft-Kraftstoffverhältnissensor 30 mit einer großen HC-Menge in Berührung kommt. Eine falsche Korrektur des mittleren Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases wird somit verhindert. Hierdurch wird das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases bei seinem Soll-Wert gesteuert.
11 und 12 zeigen ein Merker-Steuerprogramm gemäß dieser Ausführungsform. Dieses Programm wird periodisch jedes Mal nach einer bestimmten Zeit durchgeführt. In Schritt 300 wird in den 11 und 12 bestimmt, ob ein SOx-Merker gesetzt ist. Der SOx-Merker ist ein Merker, der gesetzt wird, wenn SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 freigegeben werden muss, und der in anderen Umständen zurückgesetzt wird. Wenn der SOx-Merker nicht gesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 301, in dem bestimmt wird, ob ein NOx-Merker gesetzt ist. Der NOx-Merker ist ein Merker, der gesetzt wird, wenn NOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 freigegeben werden muss, und der unter anderen Umständen zurückgesetzt ist. Wenn der NOx-Merker nicht ge setzt ist, geht das Programm von Schritt 301 zu Schritt 302 (12), in dem die Menge SS von in dem Absorptionsmittel 12 absorbierten SOx beispielsweise auf der Grundlage einer Motorbetriebsbedingung berechnet wird. Darauffolgend wird in Schritt 303 die Menge SN von in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbierten NOx z.B, auf der Grundlage der Motorbedingung berechnet. Darauffolgend wird in Schritt 304 bestimmt, ob die Menge SS von absorbiertem SOx größer als ein konstanter Wert SS1 ist. Wenn SS > SS1 ist, geht das Programm zu Schritt 305, in dem der SOx-Merker gesetzt wird. Wenn dagegen SS ≤ SS1 ist, geht das Programm zu Schritt 306, in dem bestimmt wird, ob die Menge SN von in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiertem NOx größer als ein konstanter Wert SN1 ist. Wenn SN > SN1 ist, geht das Programm zu Schritt 307, in dem der NOx-Merker gesetzt wird. Wenn dagegen SS ≤ SS1 ist, wird der gegenwärtige Durchlauf des Programms beendet.
Wenn in Schritt 301 bestimmt wird, dass der NOx-Merker gesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 308, in dem bestimmt wird, ob eine bestimmte Zeit nach dem Einstellen des NOx-Merkers abgelaufen ist, d.h., ob die Freigabe von NOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 beendet ist. Wenn die eingestellte Zeit nach dem Einstellen des NOx-Merkers nicht abgelaufen ist, wird der gegenwärtige Durchlauf beendet. Wenn dagegen die Zeit nach dem Einstellen des NOx-Merkers abgelaufen ist, geht das Programm zu Schritt 309, in dem der NOx-Merker zurückgesetzt wird. Darauf wird in Schritt 310 die SN-Menge von absorbiertem NOx gelöscht.
Wenn in Schritt 300 bestimmt wird, dass der SOx-Merker gesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 311, in dem bestimmt wird, ob eine bestimmte Zeit nach dem Einstellen des SOx-Merkers abgelaufen ist, d.h., ob die Freigabe von SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 beendet ist. Wenn die Zeit nach dem Einstellen des SOx-Merkers nicht abgelaufen ist, wird der Durchlauf des Programms beendet. Wenn dagegen die Zeit nach dem Einstellen des SOx-Merkers abgelaufen ist, geht das Programm zu Schritt 312, in dem der SOx-Merker zurückgestellt wird. Darauf wird in Schritt 313 die Menge SS von absorbiertem SOx gelöscht. Darauf wird in Schritt 309 und 310 der NOx-Merker zurückgestellt und die Menge SN von absorbiertem NOx gelöscht.
D.h., wenn das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases sich in Richtung der fetteren Seite zur Freigabe von SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 verschiebt, wird in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiertes NOx ebenfalls davon freigegeben. Die zur Beendigung der Freigabe des NOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 benötigte Zeit ist entscheidend kürzer als die Zeit zur Beendigung der Freigabe von SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12. In der Zeit zur Freigabe von SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 ist die Freigabe von NOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12 bereits beendet. Daher wird in dem Programm, wenn die Freigabe von SOx beendet ist, der NOx-Merker als auch der SOx-Merker zurückgestellt.
13 und 14 zeigen ein Kraftstoffeinspritzdauer-Berechnungsprogramm gemäß dieser Ausführungsform. Das Programm wird in Abständen bei einem bestimmten einge stellten Kurbelwellenwinkel durchgeführt. In Schritt 400 wird in 13 und 14 eine Grund-Kraftstoffeinspritzdauer TB von einer in 4 dargestellten Tabelle berechnet. Darauf wird in Schritt 401 der Korrekturkoeffizient KK berechnet. Darauf wird in Schritt 402 bestimmt, ob der magere Zustand erreicht ist. Wenn der magere Zustand erreicht ist, geht das Programm zu Schritt 403, in dem bestimmt wird, ob der SOx-Merker gesetzt ist. Wenn der SOx-Merker gesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 404, in dem der Soll-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT als KS gespeichert ist. Darauffolgend wird in Schritt 405 das erste FAF-Berechnungsprogramm gemäß 10 durchgeführt. Darauffolgend wird in Schritt 406 der Änderungskoeffizient KC aus der in 5 dargestellten Tabelle berechnet. Das Programm geht dann zu Schritt 414 in 14.
Wenn in Schritt 403 bestimmt wird, dass der SOx-Merker nicht gesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 407, in dem bestimmt wird, ob der NOx-Merker gesetzt ist. Wenn der NOx-Merker gesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 408, in dem der Soll-Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT als KN gespeichert wird. Darauf wird in Schritt 409 der Rückkopplungskorrekturkoeffizient auf 1,0 festgelegt. Darauf wird in Schritt 410 der Änderungskoeffizient KC auf Null festgelegt. Das Programm geht dann zu Schritt 414 in 14. Wenn in Schritt 407 bestimmt wird, dass der NOx-Merker nicht gesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 411, in dem der Soll-Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient KT als KL gespeichert wird. Darauf wird in Schritt 419 der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAF auf 1,0 gesetzt.
Nachdem der Änderungskoeffizient KC in Schritt 410 auf Null festgesetzt ist, geht das Programm zu Schritt 414.
Wenn in Schritt 402 bestimmt wird, dass der magere Zustand nicht erreicht ist, geht das Programm zu Schritt 412, in dem der Soll-Luft-Kraftstoffkoeffizient KT auf 1,0 festgesetzt wird. Darauf wird in Schritt 413 das zweite FAF-Berechnungsprogramm gemäß 7 durchgeführt. Darauf wird in Schritt 410 der Änderungskoeffizient KC auf Null festgesetzt. Das Programm geht dann zu Schritt 414.
In Schritt 414 wird die berichtigte Kraftstoffeinspritzdauer TAUC berechnet (TAUC = (TBKT) × (1 + FAF + KK)). Darauf wird in Schritt 415 die Kraftstoffeinspritzdauer TAU1 der ersten Zylindergruppe 1a berechnet (TAU1 = TAUC × (1 + KC)). Darauf wird in Schritt 416 die Kraftstoffeinspritzdauer TAU2 der zweiten Zylindergruppe 1b berechnet (TAU2 = TAUC × (1 – KC)).
Bei den obigen Ausführungsformen wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des in jedem Zylinder zu verbrennenden Gemisches gleich dem Soll-Wert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases aus dem Zylinder gemacht. Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, ein fettes Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases von der ersten Zylindergruppe zu erreichen, während ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis des in der ersten Zylindergruppe zu verbrennenden Gemisches beibehalten wird, in dem man die Kraftstoffeinspritzung während des Expansionshubs oder des Ausstoßhubs zweimal durchführt.
Eine erste und zweite Zylindergruppe (1a, 1b) sind mit einem NOx-Absorptionsmittel 12 über ein Abgasrohr 11 verbunden. Die Soll-Werte des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases von der ersten. Zylindergruppe und der zweiten Zylindergruppe (1a, 1b) werden auf einen relativ fetten Wert bzw. einen relativ mageren Wert eingestellt. Die Soll-Werte des Luft-Kraftstoffverhältnises des Abgases der ersten und zweiten Zylindergruppe 1a, 1b werden so eingestellt, dass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorptionsmittel 12 eintretenden Abgases gleich einem relativ leicht fetten Wert wird. HC im Abgas von der ersten Zylindergruppe 1a und Sauerstoff im Abgas von der zweiten Zylindergruppe 2b reagieren in dem NOx-Absorptionsmittel 12 zur Erwärmung des NOx-Absorptionsmittels 12 und zum Bewirken der Freigabe von SOx von dem NOx-Absorptionsmittel 12. Auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Luft-Kraftstoffverhältnissensors 30 der stromabwärts von der NOx-Absorptionsmittel 12 angeordnet ist, werden die in die erste und zweite Zylindergruppe 1a, 1b eingespritzten Kraftstoffmengen so gesteuert, dass das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases gleich seinem Soll-Wert wird.

Claims

Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren in eine erste Zylindergruppe (1a) und eine zweite Zylindergruppe (1b) unterteilten Zylindern, wobei die erste und zweite Zylindergruppe (1a, 1b) mit einem gemeinsamen Abgasrohr (11) mit einem darin angeordneten Emissionssteuerkatalysator (12) verbunden sind, umfassend eine erste Einrichtung (S402, S403, S404, S407, S408, 5411) zum Einstellen eines Soll-Wertes eines mittleren Luft-Brennstoffverhältnisses eines in dem Emissionssteuerkatalysator (12) strömenden Abgases, eine zweite Einrichtung (S406, S410) zur Einstellung eines ersten Gruppen-Soll-Werts eines ersten Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases der ersten Zylindergruppe (1a) auf einen fetteren Wert als der Soll-Wert und zur Einstellung eines zweiten Gruppen-Soll-Werts eines zweiten Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnisses des Abgases der zweiten Zylindergruppe (1b) auf einen magereren Wert als der Soll-Wert, wobei die zweite Einrichtung (S406, S410) den ersten Gruppen-Soll-Wert und den zweiten Gruppen-Soll-Wert so einstellt, dass, wenn das erste Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis und das zweite Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem ersten Gruppen-Soll- Wert bzw. dem zweiten Gruppen-Soll-Wert ist, das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem Soll-Wert wird; eine dritte Einrichtung (S414 ~ S416) zum Berechnen einer ersten in die Zylinder der ersten Zylindergruppe (1a) einzuspritzenden Brennstoffmenge und einer zweiten in die Zylindergruppe der zweiten Zylindergruppe (1b) einzuspritzenden Brennstoffmenge, sodass das erste Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis und das zweite Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem ersten Gruppen-Soll-Wert bzw. dem zweiten Gruppen-Soll-Wert wird; eine in einem sich stromabwärts des Emissionskatalysators (12) erstreckenden Abschnitts des Abgasrohres (11) angeordneten Luft-Brennstoffverhältnissensor (30); und eine vierte Einrichtung (S200~ S214) zur Berichtigung der ersten Brennstoffmenge und der zweiten Brennstoffmenge auf der Grundlage des mittels des Luft-Brennstoffverhältnissensors (30) erfaßten Luft-Brennstoffverhältnisses so, dass das mittlere Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem Soll-Wert wird, dadurch gekennzeichnet dass die zunehmende Berichtigung der ersten und zweiten Brennstoffmengen nach einer ersten eingestellten Zeitdauer nach einem Umschalten des erfaßten Luft-Brennstoffwertes des Abgases von einer fetteren zu einer magereren Seite des bestimmten Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnisses beginnt.
Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Emissionssteuerkatalysator (12) mittels eines NOx-Absorptionsmittels ausgebildet ist, das NOx ab sorbiert, wenn das Luft-Brennstoffverhältnis des in dem Emissionssteuerkatalysator (12) strömenden Abgases magerer als ein theoretisches Luft-Brennstoffverhältnis ist, und absorbiertes NOx freigibt, wenn eine Sauerstoffkonzentration in dem in den Emissionssteuerkatalysator (12) strömenden Abgases abnimmt, und wobei der Soll-Wert auf einen ein wenig fetteren Wert als das theoretische Luft-Brennstoffverhältnis eingestellt wird.
Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch weiter umfassend eine fünfte Einrichtung (S412) zur Einstellung des ersten Gruppen-Soll-Wertes und des zweiten Gruppen-Soll-Wertes auf das theoretische Luft-Brennstoffverhältnis und eine sechste Einrichtung (S100 ähnlich S106) zur Berichtigung der ersten Brennstoffmenge und der zweiten Brennstoffmenge durch einen Rückkopplungskorrekturvorgang, sodass das erste Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis und das zweite Gruppen-Luft-Brennstoffverhältnis gleich dem theoretischen Luft-Brennstoffverhältnis werden.
Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Einrichtung (S200 ähnlich S214) die erste Brennstoffmenge und die zweite Brennstoffmenge mittels eines Rückkopplungskorrekturvorgangs korrigiert und wobei der absolute Wert eines Rückkopplungsfaktors der vierten Einrichtung (S200 ähnlich S214) kleiner als der absolute Wert eines Rückkopplungsfak tors der sechsten Einrichtung (S100 ähnlich S106) ist.
Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Brennstoffverhältnissensor (30) erfaßt, ob das Luft-Brennstoffverhältnis fetter oder magerer als ein bestimmtes Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnis ist, und wobei, wenn ein erfaßtes Abgas-Luft-Brennstoffverhältnis magerer als das bestimmte Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnis ist, die erste Brennstoffmenge und die zweite Brennstoffmenge einer steigenden Korrektur unterworfen werden, und, wenn das erfaßte Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases fetter als das bestimmte Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnis ist, die erste Brennstoffmenge und die zweite Brennstoffmenge einer abnehmenden Korrektur unterworfen werden.
Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Brennstoffverhältnissensor (30) erfaßt, ob das Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases fetter oder magerer als ein bestimmtes Luft-Brennstoffverhältnis ist, und wobei, wenn ein erfaßtes Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases magerer als das bestimmte Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnis ist, die erste und zweite Brennstoffmenge einer steigenden Korrektur unterworfen werden und wenn das erfaßte Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases fetter als das bestimmte Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnis ist, die steigende Korrektur der ersten und zweiten Brennstoffmenge verhindert wird.
Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die steigende Korrektur der ersten und zweiten Brennstoffmenge nach einer bestimmten zweiten längeren Zeitdauer als die erste Zeitdauer nach einem Umschalten des erfaßten Luft-Brennstoffverhältnisses von der magereren Seite zur fetteren Seite des bestimmten Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnisses verhindert wird.
Luft-Brennstoff-Verhältnisregelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturvorgang der ersten und zweiten Brennstoffmenge unterbrochen wird, wenn das erfaßte Luft-Brennstoffverhältnis des Abgases auf der fetteren Seite des bestimmten Bezugs-Luft-Brennstoffverhältnisses liegt.