DE602004001825T2

DE602004001825T2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Alterung eines Katalysators einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE602004001825T2
Application number: DE602004001825T
Authority: DE
Inventors: c/o Toyota Jidosha K. K. Masaaki Toyota-shi Kobayasi; c/o Toyota Jidosha K. K. Naoyuki Toyota-shi Tsuzuki; c/o Toyota Jidosha K. K. Masaaki Toyota-shi Yamaguchi; c/o K. K. Toyota Jidoshokki Keiichi Kariya-shi Mizuguchi
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP4314089B2; EP1519021B1; JP2005105871A; ES2266971T3; DE602004001825D1; EP1519021A3; EP1519021A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Abgasreinigungseinrichtung, die im Abgassystem eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Verschlechterung eines solchen Katalysators.
Ein typischer Abgasreinigungskatalysator, insbesondere ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator, wird mit im Kraftstoff enthaltenen Schwefelbestandteilen vergiftet. Wenn der Grad der Schwefelvergiftung steigt, nimmt die NOx-Einlagerungs-Reduzierungsleistung des Katalysators ab. Wenn sich eine gewisse Menge an Schwefelbestandteilen im NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator angesammelt hat, wird daher ein Erwärmungsverfahren durchgeführt, um den Katalysator zu erwärmen. Ebenso wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zur fetten Seite hin verändert, um eine Schwefelfreisetzungssteuerung durchzuführen, in der Schwefelkomponenten aus dem NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator ausgetragen werden.
Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis während der Schwefelfreisetzungssteuerung kontinuierlich zur fetten Seite hin verändert wird, werden jedoch Schwefelbestandteile intermittierend aus dem Katalysator ausgetragen. Dementsprechend wird die Konzentration von Schwefelbestandteilen in Abgas erhöht. Dies erzeugt Gestank. Deshalb offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2000-274232 (Seiten 4 bis 5, 2) eine Technik zur Verhinderung einer zu hohen Konzentration von Schwefelbestandteilen im Abgas durch periodisches Ändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases zur fetten Seite hin. Genauer werden ein Ausführungszeitraum, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur fetten Seite hin verändert wird, und ein Unterbrechungszeitraum, im dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht zur fetten Seite hin verändert wird, abwechselnd wiederholt.
Während des Ausführungszeitraums wird der Kraftstoff im Abgasreinigungskatalysator oxidiert und erwärmt, was die Katalysatorbetttemperatur erhöht. Anderer seits wird während des Unterbrechungszeitraums die Erwärmung des Katalysators unterbrochen, und der Katalysator wird vom Abgas gekühlt, was die Katalysatorbetttemperatur senkt. Das heißt, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird periodisch zur fetten Seite hin verändert, so dass die Katalysatorbetttemperatur periodisch steigt und sinkt. In manchen Fällen kann daher selbst dann, wenn die durchschnittliche Katalysatorbetttemperatur auf eine Zieltemperatur eingestellt ist, die Katalysatorbetttemperatur während des Ausführungszeitraums über die Zieltemperatur hinaus erhöht werden. Auch wenn die Katalysatorbetttemperatur nur vorübergehend zu hoch ist, wird der Abgasreinigungskatalysator durch die Wärme verschlechtert.
Um zu verhindern, dass die Katalysatorbetttemperatur während des Ausführungszeitraums zu hoch wird, wird in der Regel die Länge des Ausführungszeitraums so eingestellt, dass der Maximalwert der Katalysatorbetttemperatur aufgrund der Veränderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unter der Temperatur bleibt, bei der sich der Abgasreinigungskatalysator aufgrund von Wärme zu verschlechtern beginnt.
Jedoch steigen die Temperatur eines Abgaskatalysators, der wie neu ist, und die Temperatur eines alten Abgasreinigungskatalysators auf verschiedene Weise, auch wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter denselben Bedingungen zur fetten Seite hin verändert wird. Im Vergleich zu einem alten Abgasreinigungskatalysator ist der Maximalwert der Katalysatorbetttemperatur eines Abgasreinigungskatalysators, der wie neu ist, höher, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur fetten Seite hin verändert wird. Wenn die Bedingungen des Ausführungszeitraums auf alte Katalysatoren ausgelegt sind, wird die Katalysatorbetttemperatur durch Verändern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zur fetten Seite hin zu stark erhöht, wenn der Abgasreinigungskatalysator noch wie neu ist, was zu einer vorzeitigen Verschlechterung des Katalysators führen kann. Wenn dagegen die Bedingungen des Ausführungszeitraums auf einen Katalysator ausgelegt sind, der wie neu ist, und der Katalysator allmählich erschöpft wird, kann der Ausführungszeitraum enden, obwohl die Katalysatorbetttemperatur noch nicht genügend erhöht wurde. Dies behindert eine wirksame Abgabe von Schwefelbestandteilen und verschlechtert die Genauigkeit der Schwefelfreisetzungssteuerung. Infolgedessen ver schlechtert sich die Emission und der Zeitraum der Schwefelvergiftung wird verlängert, was die Kraftstoffausnutzung verschlechtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Katalysatorsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, wobei die Vorrichtung die übermäßige Zunahme einer Katalysatorbetttemperatur und die Verschlechterung der Genauigkeit der Schwefelfreisetzungssteuerung mühelos unterdrückt. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Katalysatorverschlechterungs-Bestimmungseinrichtung, die in der Katalysatorsteuervorrichtung verwendet wird, um den Grad der Verschlechterung eines Abgasreinigungskatalysators zu bestimmen.
Um die genannten und weitere Ziele zu erreichen und entsprechend dem Zweck der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasreinigungskatalysators geschaffen. Der Katalysator ist in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet. Während einer Schwefelfreisetzungssteuerung, die es dem Katalysator erlaubt, sich von einer Schwefelvergiftung zu erholen, wiederholt die Vorrichtung einen Anfettungszeitraum und einen Nicht-Anfettungszeitraum. Im Anfettungszeitraum liefert die Vorrichtung periodisch Kraftstoff zu einem dem Katalysator vorgelagerten Abschnitt, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das mit dem Katalysator in Kontakt kommt, auf einen Wert gesenkt wird, der bei oder unter dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt. Im Nicht-Anfettungszeitraum liefert die Vorrichtung keinen Kraftstoff zum Abgas. Die Vorrichtung schließt Mittel zur Erfassung des Verschlechterungsgrads und Änderungsmittel ein. Das Mittel zur Erfassung des Verschlechterungsgrads erfasst den Grad der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators. Das Änderungsmittel ändert das Verhältnis der Dauer des Anfettungszeitraums zur Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators, der vom Mittel zur Erfassung des Verschlechterungsgrads erfasst wird.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Einrichtung zur Erfassung des Grads der Verschlechterung eines Abgasreinigungskatalysators, der im Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, vor. Die Einrichtung schließt Kraftstoff-Zufuhrmittel, Mittel zur Erfassung der Katalysatorbetttemperatur und Mittel zur Bestimmung des Verschlechterungsgrads ein. Das Kraftstoff-Zufuhrmittel liefert intermittierend in einem Abschnitt, der dem Abgasreinigungskatalysator vorgelagert ist, Kraftstoff zum Abgas. Das Mittel zur Erfassung der Katalysatorbetttemperatur erfasst eine physikalische Größe, die eine aktuelle Katalysatorbetttemperatur des Abgasreinigungskatalysators darstellt. Die Bestimmung des Verschlechterungsgrads bedeutet, dass, je kleiner ein Schwankungsbereich der physikalischen Größe ist, wobei diese Schwankung durch die Zufuhr von Kraftstoff zum Abgas bewirkt wird und vom Mittel zur Erfassung der Katalysatorbetttemperatur erfasst wird, desto größer der Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators ist.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung, die anhand von Beispielen die Grundlagen der Erfindung erläutern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung mag zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform in Zusammenschau mit der begleitenden Zeichnung verstanden werden, worin:
1 ein Blockschema ist, das einen allgemeinen Aufbau eines Fahrzeug-Dieselmotors und ein Steuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt, wobei das Steuersystem als Katalysatorsteuervorrichtung und als Katalysatorverschlechterungs-Bestimmungsvorrichtung dient;
2 ein Ablaufschema ist, das ein Schwefelfreisetzungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ein Ablaufschema ist, das ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschlechterungsgrads gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Ablaufschema ist, das ein Schwefelemissionsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ein Schema ist, das ein Kennfeld f zeigt, das zur Berechnung der Dauer eines Anfettungszeitraums Rf auf der Grundlage eines Amplitudenwerts A_mpin verwendet wird;
6 ein Diagramm ist, das Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, wenn ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator wie neu ist;
7 ein Diagramm ist, das Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator sich in gewissem Umfang verschlechtert hat;
8 ein Ablaufschema ist, das ein Verfahren zur Bestimmung des Verschlechterungsgrads gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
9 ein Ablaufschema ist, das ein Schwefeabgabeverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
10 ein Diagramm eines Kennfelds h ist, das zur Berechnung eines Erfassungsintervalls t_dt auf der Grundlage einer Ansaugströmungsrate GA verwendet wird;
11 ein Diagramm eines Kraftstoffreinigungsraten-Kennfelds ist, mit dem eine Kraftstoffreinigungsrate erhalten wird;
12 ein Diagramm ist, das Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, wenn ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator wie neu ist;
13 ein Diagramm ist, das Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator sich in gewissem Umfang verschlechtert hat;
14 ein Ablaufschema ist, das ein Schwefelabgabeverfahren entsprechend einer dritten Ausführungsform darstellt;
15 eine Kurve ist, die Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der dritten Ausführungsform darstellt, wenn ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator sich in gewissem Umfang verschlechtert hat;
16 ein Ablaufschema ist, das ein Schwefelabgabeverfahren gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt;
17 ein Diagramm eines Kennfelds p ist, das zur Berechnung der Dauer eines Anfettungszeitraums R_t auf der Grundlage eines Temperaturunterschieds ΔT_in verwendet wird; und
18 eine Kurve ist, die Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der vierten Ausführungsform darstellt, wenn ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator sich in gewissem Umfang verschlechtert hat.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein Blockschema, das einen allgemeinen Aufbau eines Fahrzeug-Dieselmotors und eines Steuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. Das Steuersystem fungiert als Katalysator-Steuervorrichtung und als Katalysatorverschlechterungs-Bestimmungsvorrichtung.
Wie in 1 dargestellt, weist der Dieselmotor 2 Zylinder auf. In dieser Ausführungsform ist die Zahl der Zylinder vier, und die Zylinder sind mit Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3, Nr. 4 bezeichnet. Eine Brennkammer 4 jedes der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 schließt jeweils eine Ansaugmündung 8 ein. Die Brennkammern 4 sind mit über die Ansaugmündungen 8 und einen Ansaugkrümmer 10 mit einem Ausgleichstank 12 verbunden. Jede Ansaugmündung 8 wird von einem Ansaugventil 6 geöffnet und geschlossen. Der Ausgleichstank 12 ist durch eine Ansaugleitung 13 mit Auslässen eines Zwischenkühlers 14 und Laders verbunden. In dieser Ausführungsform dient ein Kompressor 16a eines Abgas-Turboladers 16 als Lader. Ein Einlass des Kompressors 16a ist mit einem Luftreiniger 18 verbunden. Eine Abgas-Rückführleitung (im folgenden als AGR-Leitung bezeichnet) 20 ist mit dem Ausgleichstank 12 verbunden. Eine AGR-Gaszufuhrmündung 20a der AGR-Gasleitung 20 ist zum Ausgleichstank 12 hin offen, so dass der Ausgleichstank 12 und die AGR-Leitung 20 miteinander kommunizieren. Eine Drosselklappe 22 ist in einem Abschnitt der Einlassleitung 13 zwischen dem Ausgleichstank und dem Zwischenkühler 14 angeordnet. Ein Ansaugströmungsraten-Sensor 24 und ein Ansaugtemperatur-Sensor 26 sind zwischen dem Kompressor 16a und dem Luftreiniger 18 angeordnet.
Die Brennkammer 4 jedes der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 schließt eine Auslassmündung 30 ein. Die Brennkammern 4 sind über die Auslassmündungen 30 und einen Abgaskrümmer 32 mit dem Einlass einer Abgasturbine 16b verbunden. Jede Auslassmündung 30 wird von einem Auslassventil 28 geöffnet und geschlossen. Ein Auslass der Abgasturbine 16b ist mit einer Abgasleitung 34 verbunden. Abgas wird in einem Abschnitt des Abgaskrümmers 32, der sich nahe am vierten Zylinder Nr. 4 befindet, in die Abgasturbine 16b gezogen.
Drei katalytische Wandler 36, 38, 40 sind in der Abgasleitung 34 angeordnet. Der erste katalytische Wandler 36 trägt einen NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a, der als Abgasreinigungskatalysator dient. Wenn Abgas während des Normalbetriebs des Dieselmotors 2 als oxidierende Atmosphäre (mager) angesehen wird, hält der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 26a Stickoxide (NOx) aus dem Abgas fest. Wenn das Abgas als reduzierende Atmosphäre (stöchiometrisches oder niedrigeres Luft/Kraftstoff-Verhältnis) angesehen wird, gibt der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a festgehaltenes NOx in Form von Stickstoffmonoxid ab. Das abgegebene Stickstoffmonoxid wird durch Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid reduziert. Auf diese Weise entfernt der erste katalytische Wandler 36 NOx aus dem Abgas, wodurch das Abgas gereinigt wird.
Im zweiten katalytischen Wandler 38, der stromabwärts vom ersten katalytischen Wandler 36 angeordnet ist, ist ein Filter 38a untergebracht. Das Filter 38a weist eine monolithische Wand auf. Die Wand hat Poren, durch die Abgas hindurch strömt. Die Bereiche der Wand, welche die Poren begrenzen, sind mit einer Schicht überzogen, die einen NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator, der als Abgasreinigungskatalysator dient, enthält. Das heißt, der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator wird vom Filter 38a getragen. Wenn Abgas durch die Poren strömt, wird daher NOx im Abgas wie oben beschrieben entfernt. Wenn Abgas durch die Poren strömt, wird außerdem teilchenförmiges Material im Abgas von der Wand des Filters 38a festgehalten. Das festgehaltene teilchenförmige Material beginnt durch aktiven Sauerstoff, der erzeugt wird, wenn NOx unter einer oxidierenden Atmosphäre bei hohen Temperaturen festgehalten wird, oxidiert zu werden. Das teilchenförmige Material wird durch in der Umgebung vorliegenden überflüssigen Sauerstoff vollständig oxidiert. Auf diese Weise entfernt der zweite katalytische Wandler 38 NOx und teilchenförmiges Material aus dem Abgas, wodurch das Abgas gereinigt wird. In der ersten Ausführungsform ist der zweite katalytische Wandler 38 in den ersten katalytischen Wandler 36 integriert.
Der dritte katalytische Wandler 40, der stromabwärts von den ersten und zweiten katalytischen Wandlern 36, 38 angeordnet ist, trägt einen Oxidationskatalysator 40a. Der Oxidationskatalysator 40a oxidiert Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid im Abgas, um das Abgas zu reinigen.
Ein erster Abgastemperatursensor 44 ist zwischen dem NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a und dem Filter 38a angeordnet. Ein zweiter Abgastemperatursensor 46 und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 48 sind zwischen dem Filter 38a und dem Oxidationskatalysator 40a angeordnet. Der zweite Abgastemperatursensor 46 ist näher am Filter 38a und der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 48 befindet sich näher am Oxidationskatalysator 40a.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 48 erfasst das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases aufgrund von Komponenten im Abgas und gibt ein elektrisches Signal linear proportional zum erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus. Der erste Abgastemperatur-Sensor 44 erfasst eine Abgastemperatur T_exin an der entsprechenden Position. Ebenso erfasst der zweite Abgastemperatur-Sensor 46 eine Abgastemperatur T_exout an der entsprechenden Position.
Leitungen eines Differentialdrucksensors 50 sind mit einem Abschnitt stromaufwärts vom Filter 38a und einem Abschnitt stromabwärts vom Filter 38a verbunden. Der Differentialdrucksensor 50 erfasst den Druckunterschied ΔP zwischen den Abschnitten stromaufwärts und stromabwärts vom Filter 38a, wodurch der Grad der Verstopfung im Filter 38a oder der Grad der Akkumulation von teilchenförmigem Material erfasst wird.
Eine AGR-Gasansaugmündung 20b der AGR-Gasleitung 20 ist im Abgaskrümmer 32 vorgesehen und verbindet den Abgaskrümmer 32 mit der AGR-Leitung 20. Die AGR-Gasansaugmündung 20b ist in einem Abschnitt des Abgaskrümmers 32 angeordnet, der nahe dem ersten Zylinder Nr. 1 ist, wobei dieser Abschnitt gegenüber einem Abschnitt des Abgaskrümmers 32 liegt, an dem die Abgasturbine 16b Abgas einführt.
Ein AGR-Katalysator auf Eisenbasis 52, ein AGR-Kühler 54 und ein AGR-Ventil 56 sind in der AGR-Leitung 20 in dieser Reihenfolge von der AGR-Gasansaugmündung 20 zur AGR-Gaszufuhrmündung 20a angeordnet. Der AGR-Katalysator auf Eisenbasis 52 dient dazu, AGR-Gas zu reformieren und ein Verstopfen des AGR-Kühlers 54 zu verhindern. Der AGR-Kühler 54 kühlt reformiertes AGR-Gas. Durch Steuern des Öffnungsgrads des AGR-Ventils 56 wird die Strömungsrate des AGR-Gases, das dem Ansaugsystem durch die AGR-Gaszufuhrmündung 20a zugeführt wird, angepasst.
Ein Kraftstoff-Einspritzventil 58 ist an jedem der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 vorgesehen, um Kraftstoff direkt in die entsprechende Brennkammer 4 einzuspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzventile 58 sind mit Kraftstoff-Zufuhrrohren 58a mit einer Common Rail 60 verbunden. Die Common Rail 60 wird durch eine Kraftstoffpumpe mit variabler Verdrängung 62, die elektrisch gesteuert wird, mit Kraftstoff versorgt. Hochverdichteter Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 62 zur Common Rail 60 geliefert wird, wird durch die Kraftstoff-Zufuhrrohre 58a auf die Kraftstoff-Einspritzventile 58 verteilt. Ein Kraftstoffdruck-Sensor 64 zur Erfassung des Drucks des Kraftstoffs ist an der Common Rail 60 angebracht.
Die Kraftstoffpumpe 62 liefert unter niedrigem Druck stehenden Kraftstoff durch ein Kraftstoff-Zufuhrrohr 66 zu einem Kraftstoff-Zugabeventil 68. Das Kraftstoff-Zugabeventil 68 ist in der Abgasmündung 30 des vierten Zylinders Nr. 4 vorgesehen und spritzt Kraftstoff zur Abgasturbine 16b hin ein. Auf diese Weise setzt das Kraftstoff-Zugabeventil 68 dem Abgas Kraftstoff zu. Die Zugabe von Kraftstoff zum Abgas durch das Kraftstoff-Zugabeventil 68 wird in einem Katalysatorsteuerungsablauf durchgeführt, der nachstehend beschrieben wird.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 70 besteht hauptsächlich aus einem digitalen Rechner mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und aus Antriebsschaltungen zum Antreiben anderer Einrichtungen. Die ECU 70 liest Signale vom Ansaugströmungsraten-Sensor 24, vom Ansaugtemperatursensor 26, vom ersten Temperatursensor 44, vom zweiten Temperatursensor 46, vom Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 48, vom Differentialdruck-Sensor 50, von einem AGR-Öffnungsgradsensor im AGR-Ventil 56, vom Kraftstoffdruck-Sensor 64 und von einem Drosselklappen-Öffnungsgradsensor 22a. Ferner liest die ECU 70 Signale von einem Gaspedal-Sensor 74, der den Verstellweg eines Gaspedals 72 oder einen Gaspedal-Verstellweg ACCP erfasst, einem Kühlmitteltemperatur-Sensor 76, der die Temperatur eines Kühlmittels THW des Dieselmotors 2 erfasst, einem Motordrehzahl-Sensor 80, der die Zahl der Umdrehungen NE einer Kurbelwelle 78 erfasst, und einem Zylinder-Unterscheidungssensor 82, der Zylinder durch Erfassung der Drehphase der Kurbelwelle 78 oder der Drehphase von Ansaugnocken erfasst.
Aufgrund der empfangenen Signale erhält die ECU 70 die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 2. Aufgrund der erhaltenen Betriebsbedingung steuert die ECU 70 die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoff-Einspritzventile 58. Ferner steuert die ECU 70 den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 56, den Drosselöffnungsgrad mit dem Motor 22b und die Verdrängung der Kraftstoffpumpe 62. Ebenso führt die ECU 70 eine Filterregenerierungssteuerung und eine Schwefelfreisetzungssteuerung durch, die nachstehend beschrieben werden.
Entsprechend der Betriebsbedingung führt die ECU 70 entweder einen Normal-Verbrennungsmodus oder einen Niedertemperatur-Verbrennungsmodus durch. Im Niedertemperatur-Verbrennungsmodus wird eine große Menge Abgas zurückgeführt, so dass die Verbrennungstemperatur langsam steigt. Dies verringert gleichzeitig NOx und Rauch. Im Niedertemperatur-Verbrennungsmodus wird ein AGR-Ventilöffnungs-Kennfeld für den Niedertemperatur-Verbrennungsmodus verwendet. In dieser Ausführungsform wird der Niedertemperatur-Verbrennungsmodus in einer Niedriglastregion mit mittlerer bis hoher Drehzahl durchgeführt. Dabei wird eine Regelung durch Einstellung eines Drosselöffnungsgrads TA aufgrund eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses AF, das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 48 erfasst wird, durchgeführt. Im Normal-Verbrennungsmodus wird eine normale AGR-Steuerung (einschließlich des Falls, dass kein Abgas rückgeführt wird) durchgeführt. Im Normal-Verbrennungsmodus wird ein AGR-Ventilöffnungs-Kennfeld für den normalen Verbrennungsmodus verwendet.
Die ECU 70 führt auch vier Katalysatorsteuerungsabläufe aus, die einen Filter-Regenerierungsmodus, einen Schwefelfreisetzungs-Steuermodus, einen NOx-Reduzierungsmodus und einen normalen Modus einschließen.
Im Filter-Regenerierungsmodus wird teilchenförmiges Material, das sich am Filter 38a des zweiten katalytischen Wandlers 38 angelagert hat, erwärmt, so dass das teil chenförmige Material verbrannt und in Kohlendioxid und Wasser aufgespalten wird. In diesem Modus wird die Zugabe von Kraftstoff vom Kraftstoff-Zugabeventil 6 bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das höher ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wiederholt, so dass die Katalysatorbetttemperatur auf eine hohe Temperatur gebracht wird, die beispielsweise im Bereich von 600 °C bis 700 °C liegt. Im Filter-Regenerierungsmodus kann eine Nacheinspritzung durchgeführt werden, bei der vom Kraftstoff-Einspritzventil 58 während des Expansionshubs oder des Auslasshubs Kraftstoff in die Brennkammern 4 gespritzt wird.
Im Schwefelfreisetzungs-Steuermodus werden Schwefelkomponenten von den NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysatoren der ersten und zweiten katalytischen Wandler 36, 38 abgegeben, so dass die NOx-Einlagerungsleistung der Wandler 36, 38, die aufgrund der Schwefelvergiftung gesunken ist, wiederhergestellt wird. In diesem Modus wird ein Temperaturerhöhungsverfahren durchgeführt, in dem die Zugabe von Kraftstoff vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 wiederholt wird, so dass die Katalysatorbetttemperatur auf eine hohe Temperatur gebracht wird, die beispielsweise 650 °C beträgt. Ebenso wird ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissenkungsverfahren durchgeführt, in dem eine intermittierende Zugabe von Kraftstoff vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 durchgeführt wird, so dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder auf einen Wert, der leicht unter dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt, geändert wird. Im Schwefelfreisetzungs-Steuermodus kann eine Nacheinspritzung vom Kraftstoff-Einspritzventil 58 durchgeführt werden.
Im NOx-Reduzierungsmodus wird NOx, das von den NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysatoren der ersten und zweiten katalytischen Wandler 36, 38 eingelagert wurde, zu Stickstoff reduziert. Als Nebenprodukt werden Kohlendioxid und Wasser gebildet, wenn NOx zu Stickstoff reduziert wird. Im NOx-Reduzierungsmodus wird ein Verfahren durchgeführt, in dem die Zugabe von Kraftstoff vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 in einem relativ langen Intervall wiederholt wird, so dass die Katalysatorbetttemperatur auf eine nicht so hohe Temperatur gebracht wird, die beispielsweise im Bereich von 250 °C bis 500 °C liegt. Ebenso wird ein anderes Verfahren durchgeführt, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder auf einen Wert, der leicht unter dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt, geändert wird.
Im normalen Modus werden keine Zugabe von Kraftstoff durch das Kraftstoff-Zugabeventil 68 und keine Nacheinspritzung durch die Kraftstoff-Einspritzventile 58 durchgeführt.
Nun wird die Schwefelfreisetzungssteuerung, die von der ECU 70 durchgeführt wird, beschrieben.
2 ist ein Ablaufschema dieser Steuerung. Die Steuerung wird von der ECU 70 wiederholt in einem vorgegebenen Intervall durchgeführt. Das heißt, die Schwefelfreisetzungssteuerung ist eine periodisch unterbrochene Verfahrensroutine.
Wenn die Schwefelfreisetzungssteuerung gestartet wird, bestimmt die ECU 70 in Schritt S102, ob die Anforderungen für die Durchführung der Schwefelfreisetzungssteuerung erfüllt sind. Die Durchführungsanforderungen für die Schwefelfreisetzungssteuerung schließen ein, dass das Maß der Schwefelvergiftung nicht unter einem vorgegebenen Maß liegt, dass nicht gerade der Filter-Regenerierungsmodus durchgeführt wird und dass die Temperaturen der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysatoren der ersten und zweiten katalytischen Wandler 36, 38, die anhand der Abgastemperaturen T_exin, T_exout geschätzt werden, nicht erheblich hoch oder niedrig sind und im geeigneten Temperaturbereich liegen. Wenn sie bestimmt, dass die Durchführungsanforderungen der Schwefelfreisetzungssteuerung nicht erfüllt sind, beendet die ECU 70 diese Steuerung.
Wenn sie bestimmt, dass die Durchführungsanforderungen für die Schwefelfreisetzungssteuerung erfüllt sind, geht die ECU 70 zu Schritt S104 über und bestimmt, ob die Anforderungen zum Starten eines Schwefelabgabeverfahrens erfüllt sind. Die Startanforderung für das Schwefelabgabeverfahren ist, dass die Katalysatorbetttemperatur der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysatoren der ersten und zweiten katalytischen Wandler 36, 38 Werte erreicht haben, die einer Zieltemperatur (beispielsweise 650 °C) nahe kommen, insbesondere, dass eine geschätzte Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators nicht unter 600 °C liegt. Die geschätzte Katalysatorbetttemperaturen der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysatoren der ersten und zweiten katalytischen Wandler 36, 38 können aufgrund des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 2 (beispielsweise der Zahl der Umdrehungen NE des Verbrennungsmotors 2) und der Menge des zugesetzten Kraftstoffs geschätzt werden. Alternativ kann die geschätzte Katalysatorbetttemperatur anhand der Abgastemperatur T_exin geschätzt werden.
Wenn sie bestimmt, dass die Startanforderungen für das Schwefelabgabeverfahren nicht erfüllt sind, geht die ECU 70 zu Schritt 106 weiter und führt eine Temperaturerhöhungssteuerung durch. Während der Temperaturerhöhungssteuerung wird unterstellt, dass der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator wie neu ist, und eine vorgegebene Menge an Kraftstoff wird dem Abgas vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 intermittierend zugesetzt, so dass der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a nicht übermäßig erwärmt wird und die geschätzte Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a nicht unter 600 °C beträgt. Dabei liegt zwar die Katalysatorbetttemperatur des zweiten katalytischen Wandlers 38 nahe an der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators des ersten katalytischen Wandlers 36, aber die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators des zweiten katalytischen Wandlers 38 schwankt weniger als die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a. Daher ist es eher wahrscheinlich, dass während des Schwefelabgabeverfahrens der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a des ersten katalytischen Wandlers 36 überhitzt wird als der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator des zweiten katalytischen Wandlers 38. Somit konzentriert sich die folgende Beschreibung auf den NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a.
Auch wenn bestimmt wird, dass die Startanforderungen für das Schwefelabgabeverfahren nicht erfüllt sind, wird in Schritt S106 die Temperaturerhöhungs-Steuerung durchgeführt, und die Startanforderungen für das Schwefelabgabeverfahren werden schließlich erfüllt. Dann geht die ECU 70 nach Schritt S104 zu Schritt 108 und nicht zu Schritt 106 weiter. Dann führt die ECU 70, wie in 3 dargestellt, ein Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren durch. Anschließend führt die ECU 70 in Schritt S110 das Schwefelabgabeverfahren durch.
Wenn das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren gestartet wird, bestimmt die ECU 70 in Schritt S122 zuerst, ob die Anforderungen für die Durchführung des Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahrens erfüllt sind, wie in 3 dargestellt. Die Durchführungsanforderungen für das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren schließen eine Bedingung ein, dass der Wert der Abgastemperatur T_exin, die vom ersten Abgastemperatursensor 44 erfasst wird, periodisch auf stabile Weise verändert wird, d.h. eine Bedingung, dass die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 2 (beispielsweise, und die Last und die Drehzahl E des Verbrennungsmotors 2) stabil ist.
Wenn sie bestimmt, dass die Durchführungsanforderungen für das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren nicht erfüllt sind, beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zum Schwefelabgabeverfahren weiter, das in 4 dargestellt ist.
Wenn sie dagegen bestimmt, dass die Durchführungsanforderungen für das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren erfüllt sind, geht die ECU 70 zu Schritt S123 weiter und bestimmt, ob ein Amplitudenwert A_mpin in der aktuellen Schwefelfreisetzungsroutine erhalten wurde. Wenn sie bestimmt, dass der Amplitudenwert A_mpin erhalten wurde, beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren, das in 4 dargestellt ist. Wenn sie bestimmt, dass der Amplitudenwert A_mpin nicht erhalten wurde, beendet die die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zu Schritt S124 weiter. In Schritt S124 führt die ECU 70 ein Verfahren zum Erhalt des maximalen Werts T_inmax der Abgastemperatur T_exin, die vom ersten Ab gastemperatursensor 44 erfasst wird, durch. Ferner führt die ECU 70 in Schritt 126 ein Verfahren zum Erhalt des minimalen Werts T_inmin der Abgastemperatur T_exin durch.
Wenn das Schwefelabgabeverfahren von 4 durchgeführt wird, das nachstehend erörtert wird, werden ein Anfettungszeitraum R_t, während dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zur fetten Seite hin verändert wird, und ein Nicht-Anfettungszeitraum L_t, während dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht zur fetten Seite hin verändert wird, wiederholt wie in der Kurve des oberen Teils von 6 dargestellt. Somit wird die aktuelle Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a während des Anfettungszeitraums R_t wiederholt erhöht und während des Nicht-Anfettungszeitraums L_t gesenkt. Die Abgastemperatur T_exin, die vom ersten Abgastemperatursensor 44 erfasst wird, stellt die aktuelle Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a dar. Daher stellt der maximale Wert T_inmax der Abgastemperatur T_exin den maximalen Wert der Katalysatorbetttemperatur während des Anfettungszeitraums R_t dar, und der minimale Wert T_inmin der Abgastemperatur T_exin stellt den minimalen Wert der Katalysatorbetttemperatur während des Nicht-Anfetungszeitraums L_t dar. In Schritt S124 erhält die ECU 70 den maximalen Wert T_inmax, falls gegeben, anhand der Werte für die Abgastemperatur T_exin, die vom ersten Abgastemperatursensor 44 während des Schwefelabgabeverfahrens erfasst wird. In Schritt S126 erhält die ECU 70 den minimalen Wert T_inmin, falls gegeben, aus den Werten für die Abgastemperatur T_exin, die vom ersten Abgastemperatursensor während des Schwefelabgabeverfahrens erfasst wird.
Im anschließenden Schritt S128 bestimmt die ECU 70, ob der maximale Wert T_inmax und der minimale Wert T_inmin beide erhalten wurden. Wenn sie bestimmt, dass der maximale Wert T_inmax und/oder minimale Wert T_inmin nicht erhalten wurden, beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zum Schwefelabgabeverfahren weiter, das in 4 dargestellt ist.
In einem Beispiel, das von der Kurve im unteren Beispiel von 6 dargestellt wird, erscheint der maximale Wert T_inmax zum Zeitpunkt t0, wenn das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des Abgases während des Anfettungszeitraums R_t zu fetten Seite hin verändert wird. Anschließend erscheint der minimale Wert T_inmin zum Zeitpunkt t1, indem die Anfettung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases während des Nicht-Anfettungszeitraums L_t unterbrochen wird. In diesem Fall erhält die ECU 70 den maximalen Wert T_inmax und dem minimalen Wert T_inmin in den Schritten S124 bzw. S126. In Schritt S126 bestimmt die ECU 70, dass sowohl der maximale Wert T_inmax als auch der minimale Wert T_inmin erhalten wurden. Danach geht die ECU 70 zu Schritt S130 weiter und berechnet den Amplitudenwert A_mpin entsprechend der Formel 1: Ampin ← Tinmax – Tinmin Dann beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zum Schwefelabgabeverfahren weiter, das in 4 dargestellt ist. Der berechnete Amplitudenwert A_mpin wird im Festspeicher der ECU 70 gespeichert und wird behalten, wenn die ECU 70 ausgeschaltet wird.
Wenn das Schwefelabgabeverfahren gestartet wird, bestimmt die ECU 70 zuerst, ob der Amplitudenwert A_mpin in der aktuellen Schwefelfreisetzungssteuerung in Schritt S152 erhalten worden ist, wie in 4 dargestellt. Wenn sie bestimmt, dass der Amplitudenwert A_mpin nicht erhalten wurde, geht die ECU 70 zu Schritt S154 weiter und setzt die Dauer des Anfettungszeitraums R_t auf einen Ausgangswert R_tint. Der Ausgangswert R_tint ist ein Wert, der durch Experimente erhalten wird. Der Ausgangswert R_tint wird so bestimmt, dass ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a, der wie neu ist, sich nicht wärmebedingt verschlechtert, auch wenn die Anfettung mit Kraftstoff, der vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 zugesetzt wird, über die Dauer des Ausgangswerts R_tint fortgesetzt wird. Ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a, der wie neu ist, verschlechtert sich wärmebedingt, wenn die Katalysatorbetttemperatur eine vorgegebene Temperatur überschreitet (beispielsweise die in 6 dargestellte obere Temperaturgrenze).
Im anschließenden Schritt S158 berechnet die ECU 70 die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t, die so bestimmt werden sollte, dass die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a auf eine Zielbetttemperatur T_cat gesetzt wird. Die Berechung wird anhand eines Kennfelds g aufgrund des Ausgangswerts R_tint, eines Wärmewerts H_ex, der durch die Zugabe von Kraftstoff in einer vorgegebenen Menge Q_add zum Abgas vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 erhalten wird, der Abgastemperatur T_ex, die mit dem NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a in Kontakt kommt, einer Abgasmenge V_ex, einer Wärmekapazität C_ex des Abgassystems und der Zielbetttemperatur T_cat durchgeführt.
Der vorgegebene Wert Q_add ist eine Menge an Kraftstoff, die dem Abgas vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 zugegeben wird, wenn die Dauer des Anfettungszeitraums R_t auf den Ausgangswert R_tint gesetzt wird. Der Wärmewert H_ex ist eine Menge an Wärme, die durch Oxidation von Kraftstoff des vorgegebenen Werts Q_add erzeugt wird, wenn ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a, der wie neu ist, verwendet wird. Die Abgastemperatur T_ex wird aufgrund der Motorbetriebsbedingung (der Last und der Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 2) geschätzt. Die Abgasmenge V_ex stellt die Menge an Abgas dar, das während eines Zeitraums ausgelassen wird, der den Anfettungszeitraum R_t und den Nicht-Anfettungszeitraum L_t einschließt, und wird aufgrund der Ansaugströmungsrate GA, die vom Ansaugströmungsraten-Sensor 24 erfasst wird, und der Gesamtzeit des Anfettungszeitraums R_t und des Nicht-Anfettungszeitraums L_t berechnet. Die Wärmekapazität C_ex ist ein Wert, der durch Experimente vorab erhalten wurde, und ein feststehender Wert, der von der Art des Verbrennungsmotors bestimmt wird.
Im anschließenden Schritt S160 bestimmt die ECU 70 aufgrund eines ersten Zählers, der die Zeit zeigt, die vergangen ist, seit die Anfettung gestartet wurde, ob die Zeit, die vergangen ist, seit die Anfettung gestartet wurde, den Anfettungszeitraum R_t erreicht hat oder diesen übertrifft. Wenn sie bestimmt, dass der Anfettungszeitraum R_t noch nicht abgelaufen ist, geht die ECU 70 zu Schritt S162 weiter und bewirkt, dass das Kraftstoff-Zugabeventil 68 dem Abgas Kraftstoff zusetzt. Das heißt, in Schritt S162 beginnt die ECU 70 die Anfettung des Abgases oder setzt diese fort. Im anschließenden Schritt S164 erhöht die ECU 70 den Wert des ersten Zählers schrittweise. Dann beendet die ECU 70 das Schwefelabgabeverfahren.
Danach wird die Zugabe von Kraftstoff durch das Kraftstoff-Zugabeventil 68 jedes Mal wiederholt, wenn das Schwefelabgabeverfahren durchgeführt wird, solange die Zeit ab Beginn der Anfettung kürzer ist als der Anfettungszeitraum R_t. Somit wird der Wert des ersten Zählers weiter schrittweise erhöht. Wenn die Zeit am Beginn der Anfettung den Anfettungszeitraum R_t erreicht, geht die ECU 70 nach dem Schritt S160 nicht zum Schritt S162 weiter, sondern geht stattdessen zum Schritt S166 weiter. Im Schritt S66 bewirkt die ECU 70 nicht, dass das Kraftstoff-Zugabeventil 68 dem Abgas Kraftstoff zusetzt. Das heißt, die Anfettung wird im Schritt S166 unterbrochen. Im anschließenden Schritt S168 bestimmt die ECU 70 aufgrund eines zweiten Zählers, der die Zeit zeigt, die vergangen ist, seit die Anfettung unterbrochen wurde, ob die Zeit, die ab Unterbrechung der Anfettung vergangen ist, den Nicht-Anfettungszeitraum L_t erreicht hat oder diesen übertrifft. Wenn sie bestimmt, dass der Nicht-Anfettungszeitraum L_t noch nicht abgelaufen ist, geht die ECU 70 zu Schritt S170 weiter. Im Schritt S170 erhöht die ECU 70 den zweiten Zähler schrittweise und beendet das Schwefelabgabeverfahren.
Danach wird der Wert des zweiten Zählers weiter schrittweise erhöht, bis die Zeit ab Unterbrechung der Anfettung kürzer ist als der Nicht-Anfettungszeitraum L_t. Wenn die Zeit ab Unterbrechung der Anfettung den Nicht-Anfettungszeitraum L_t erreicht, geht die ECU 70 nach dem Schritt S168 nicht zum Schritt S170 weiter, sondern geht stattdessen zum Schritt S172 weiter. Im Schritt S172 löscht die ECU 70 den Wert des ersten Zählerwerts. Im anschließenden Schritt S174 löscht die ECU 70 den Wert des zweiten Zählers. Dann beendet die ECU 70 das Schwefelabgabeverfahren.
Falls der Amplitudenwert A_mpin bei einer anschließenden Ausführung des Schwefelabgabeverfahrens während des Schwefelabgabeverfahrens nicht erhalten wird, setzt die ECU 70 in Schritt S154 die Dauer des Anfettungszeitraums R_t auf den Ausgangswert R_tint. Ferner berechnet die ECU 70 in Schritt S158 die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t anhand des Kennfelds g und geht zu Schritt S160 weiter. Da in diesem Fall die Anfettung noch nicht einmal gestartet wurde, erreicht die Zeit, die ab Beginn des Anfettungszeitraums vergangen ist, den Anfettungszeitraum R_t nicht. Daher geht die ECU 70 zum Schritt S162 weiter und bewirkt, dass das Kraftstoff-Zugabeventil 68 dem Abgas Kraftstoff zusetzt. Auf diese Weise wird die Anfettung des Kraftstoffs erneut gestartet.
Falls der maximale Wert T_inmax und der minimale Wert T_inmin erhalten werden und der Amplitudenwert A_mpin im Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren berechnet wird, das in 3 dargestellt ist, geht die ECU 70 nach Schritt S152 nicht zu Schritt S154 weiter, sondern geht im Schwefelabgabeverfahren zu Schritt 156 weiter. In Schritt S156 berechnet die ECU 70 die Dauer des Anfettungszeitraums R_t, die gesetzt werden soll. Die Berechnung wird anhand eines Kennfelds f, das in 5 dargestellt ist, aufgrund der Größe eines Amplitudenwerts A_mpin, der den Grad der Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a darstellt, durchgeführt. Je höher der Wert des Amplitudenwerts A_mpin ist, desto niedriger wird der Grad der Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a und desto höher wird der Oxidationswirkungsgrad für Kraftstoff am NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a (ebenso wie die Kraftstoffreinigungsrate). In diesem Fall wird der Anfettungszeitraum R_t auf einen kurzen Wert gesetzt, um der Katalysatorbetttemperatur zu entsprechen, die nach Beginn der Anfettung schnell steigt. Je kleiner dagegen der Wert des Amplitudenwerts A_mpin ist, desto höher ist der Grad der Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a und desto niedriger wird der Oxidationswirkungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a. In diesem Fall wird der Anfettungszeitraum R_t auf einen langen Wert gesetzt, um der Katalysatorbetttemperatur zu entsprechen, die nach Beginn der Anfettung langsam steigt.
Wie oben beschrieben, wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t, die gesetzt werden soll, im anschließenden Schritt S158 aufgrund des Kennfelds g anhand des Ausgangswerts R_tint, des Heizwerts H_ex, der Abgastemperatur T_ex, der Wärmekapazität C_ex und der Zielbetttemperatur T_cat berechnet. Wenn sie im anschließenden Schritt S160 bestimmt, dass der Zeitraum ab dem Beginn der Anfettung dem Anfettungszeitraum R_t noch nicht erreicht hat, führt die ECU 70 in Schritt S162 die Zugabe von Kraftstoff durch. Dann erhöht die ECU 70 in Schritt 164 schrittweise den Wert des ersten Zählers.
Da der Amplitudenwert A_mpin bereits erhalten wurde, wenn das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren das nächste Mal durchgeführt wird, beendet die ECU daher das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren, ohne nach Schritt S123 zu den Schritten S124 bis S130 weiter zu gehen. Bei nachfolgenden Durchführungen des Schwefelabgabeverfahrens geht die ECU 70 daher nach Schritt S152 nicht zum Schritt S154 weiter, sondern geht zum Schritt S156 weiter. Im Schritt S156 setzt die ECU 70 die Dauer des Anfettungszeitraums R_t aufgrund des Amplitudenwerts A_mpin.
Wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich vom Zustand der Schwefelvergiftung erholt, bestimmt die ECU 70 in Schritt S102, dass die Anforderungen zur Durchführung der Schwefelfreisetzungssteuerung nicht erfüllt sind, während sie die Schwefelfreisetzungssteuerung durchführt, die in 2 dargestellt ist. Die ECU 70 beendet dann die Schwefelfreisetzungssteuerung. Falls die Durchführungsanforderungen erfüllt sind, beispielsweise wenn das Maß der Schwefelvergiftung das vorgegebene Maß erreicht, werden danach das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und das Schwefelabgabeverfahren durchgeführt. Das heißt, die Daue des Anfettungszeitraums R_t wird in Schritt S154 auf den Ausgangswert R_tint gesetzt, und der Amplitudenwert A_mpin wird in den Schritten S124 bis S130 berechnet. Dann wird aufgrund des berechneten Amplitudenwerts A_mpin die Dauer des Anfettungszeitraums R_t in Schritt S156 gesetzt.
6 zeigt Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur in einem Fall, wo die NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysatoren der ersten und zweiten katalytischen Wandler 36, 38 wie neu sind. In diesem Fall ist die Dauer des Anfettungszeitraums R_t, die aufgrund des Amplitudenwerts A_mpin berechnet wird, dem Ausgangswert R_tint gleich.
Dagegen ist 7 eine Kurve, die Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur in einem Fall zeigt, wo der NOx-Ein lagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a in gewissem Umfang verschlechtert wurde. In diesem Fall ist die Dauer des Anfettungszeitraums R_t, der aufgrund des Amplitudenwerts A_mpin berechnet wird, länger als der Ausgangswert R_tint. Daher wird, wie in dem Fall, wo der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a wie neu ist, der in 6 dargestellt ist, die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a auf einen Wert erhöht, der der Zieltemperatur gleichkommt oder diese übertrifft, so dass der maximale Wert T_inmax die obere Temperaturgrenze nicht überschreitet.
Der erste Abgassensor 44 entspricht einem Katalysatorbetttemperatur-Erfassungsmittel, das eine physikalische Größe erfasst, die die aktuelle Katalysatorbetttemperatur des Abgasreinigungskatalysators darstellt. Die ECU 70 dient als Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel, das den Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators erfasst, und als Änderungsmittel, das das Verhältnis der Dauer des Anfettungszeitraums zur Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums gemäß dem Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators, der vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel erfasst wird, ändert. Die ECU 70 dient auch als Kraftstoff-Zufuhrmittel, das Kraftstoff in einem Abschnitt stromaufwärts vom Abgasreinigungskatalysator intermittierend zuführt, und als Verschlechterungsgrad-Bestimmungsmittel. Je enger der Schwankungsbereich der physikalischen Größe ist, die von der Katalysatorbetttemperatur erfasst wird, während das Kraftstoff-Zufuhrmittel dem Abgas Kraftstoff zuführt, desto höher ist der Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators, der vom Verschlechterungsgrad-Bestimmungsmittel bestimmt wird.
In dieser Ausführungsform entsprechen das in 3 dargestellte Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und die Schritte S152, S154 des Schwefelabgabeverfahrens, das in 4 dargestellt ist, einem Verfahren, das vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel durchgeführt wird. Schritt S156 des Schwefelabgabeverfahrens entspricht einem Verfahren, das vom Änderungsmittel durchgeführt wird. Das Schwefelabgabeverfahren entspricht einem Verfahren, das vom Kraftstoff-Zufuhrmittel durchgeführt wird. Das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und Schritt S156 des Schwefelabgabeverfahrens entsprechen einem Verfahren, das vom Veschlechterungsgrad-Bestimmungsmittel durchgeführt wird.
Die erste Ausführungsform weist folgende Vorteile auf.

(1) Während der Durchführung der Schwefelfreisetzungssteuerung werden der Anfettungszeitraum R_t, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zur fetten Seite hin geändert wird, und der Nicht-Anfettungszeitraum L_t, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht zur fetten Seite hin geändert wird, abwechselnd wiederholt. Jedes Mal wenn der Anfettungszeitraum R_t und der Nicht-Anfettungszeitraum L_t durchgeführt werden, wird die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a wiederholt erhöht und gesenkt. Der Amplitudenwert A_mpin gibt die Schwankung (Amplitude) der Katalysatorbetttemperatur wieder. Je stärker der NOx-Einlagerungs-/Reduzierangskatalysator 36a verschlechtert ist, desto kleiner ist die Größe der Schwankung der Katalysatorbetttemperatur. Daher zeigt der Amplitudenwert A_mpin den Grad der Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a an.

Wenn der Amplitudenwert A_mpin groß ist, wie im Kennfeld f von 5 dargestellt, d.h. falls die Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a noch nicht weit fortgeschritten ist, wird in der ersten Ausführungsform die Dauer des Anfettungszeitraums R_t relativ kurz angesetzt. Wenn der Amplitudenwert A_mpin klein ist, wie im Kennfeld f von 5 dargestellt, d.h. falls die Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a erheblich fortgeschritten ist, wird die Dauer des Anfettungszeitraums R_t relativ lang angesetzt. Mit Änderungen des Verschlechterungsgrads des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a wird daher verhindert, dass eine Zunahme der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a zu stark oder zu gering ist. Somit werden die Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a aufgrund eines zu starken Anstiegs der Katalysatorbetttemperatur und eine Abnahme des Schwefelabgabe-Wirkungsgrads aufgrund eines unzureichenden Anstiegs der Katalysatorbetttemperatur verhindert. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Schwefelabgabe-Wirkungsgrad sinkt. Infolgedessen werden die Verschlechterung der Emissionen aufgrund der gesunkenen Genauigkeit der Schwefelfreisetzungssteuerung und eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchswerte aufgrund eines in die Länge gezogenen Zeitraums für die Schwefelfreisetzungssteuerung unterdrückt.

(2) Der Amplitudenwert A_mpin wird in einem Stadium berechnet, in dem die Dauer des Anfettungszeitraums R_t auf den Ausgangswert R_tint gesetzt ist. Aufgrund des so berechneten Amplitudenwerts A_mpin wird der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a bestimmt. Da die Dauer des Anfettungszeitraums R_t einen konstanten Wert hat (den Ausgangswert R_tint), wenn der Amplitudenwert A_mpin berechnet wird, entspricht auf diese Weise der berechnete Amplitudenwert A_mpin exakt dem Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a. Wenn die Dauer des Anfettungszeitraums R_t auf den Ausgangswert R_tint gesetzt wird, ist die Kraftstoffmenge, die während des Anfettungszeitraums R_t vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 zugesetzt wird, der minimale Wert. Wenn der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a durch Berechnen des Amplitudenwerts A_mpin berechnet wird, ist es daher unwahrscheinlich, dass der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a überhitzt wird.

Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform wird der Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators nicht aufgrund des Amplitudenwerts A_mpin bestimmt, sondern wird aufgrund der Steigerungsrate der Abgastemperatur T_exin bestimmt. Ebenso wird in der zweiten Ausführungsform nicht die Dauer des Anfettungszeitraums R_t, sondern die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators verändert.
In der zweiten Ausführungsform wird ein Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren von 8 anstelle des Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahrens von 4 durchgeführt, und ein Schwefelabgabeverfahren von 9 wird anstelle des Schwefelabgabeverfahrens von 4 durchgeführt. Andere Verfahren und der Aufbau der Hardware sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
Wenn das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren von 8 gestartet wird, bestimmt die ECU 70 in Schritt S202 zuerst, ob Anforderungen für die Durchführung des Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahrens erfüllt sind. Die Anforderungen für die Durchführung des Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahrens sind die gleichen wie die des Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahrens von 3.
Wenn sie bestimmt, dass die Durchführungsanforderungen für das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren nicht erfüllt sind, beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zu dem in 9 gezeigten Schwefelabgabeverfahren weiter. Wenn sie dagegen bestimmt, dass die Durchführungsanforderungen für das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren erfüllt sind, geht die ECU 70 zu Schritt S204 weiter und berechnet ein Erfassungsintervall t_dt der Abgastemperatur T_exin. Die Berechnung wird mittels eines in 10 dargestellten Kennfelds h aufgrund der Ansaugströmungsrate GA durchgeführt. Die ECU erfasst die Abgastemperatur T_exin zu einem Zeitpunkt, wo das Erfassungsintervall t_dt ab der Zugabe von Kraftstoff zum Abgas durch das Kraftstoff-Zugabeventil 68 im Schwefelabgabeverfahren, das in 9 dargestellt ist und nachstehend beschrieben wird, abgelaufen ist. Wenn das Kraftstoff-Zugabeventil 68 dem Abgas Kraftstoff zusetzt, wird die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a erhöht, und die Abgastemperatur T_exin wird dementsprechend erhöht. Die Steigerungsrate der Abgastemperatur T_exin ändert sich entsprechend dem Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a und der Ansaugströmungsrate GA. Genauer ist die Steigerungsrate der Abgastemperatur T_exin umso niedriger, je höher der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a ist. Je höher die Ansaugströmungsrate GA ist, desto höher ist die Steigerungsrate der Abgastemperatur T_exin. Das Erfassungsintervall tat wird mittels des in 10 gezeigten Kennfelds h berechnet und gesetzt, so dass die Steigerungsrate der Abgastemperatur T_exin unabhängig vom Wert der Ansaugströmungsrate GA immer konstant ist, solange der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a gleich ist.
Im anschließenden Schritt S206 bestimmt die ECU 70, ob die Zeit, die vergangen ist, seit das Kraftstoff-Zugabeventil 68 mit der Zugabe von Kraftstoff zum Abgas begonnen hat, gerade gezählt wird. Die Zählung wird in Schritt S212 begonnen, was nachstehend erörtert wird. Wenn sie bestimmt, dass gerade eine Zählung durchgeführt wird, geht die ECU 70 zu Schritt S208 weiter und bestimmt, ob der Zeitpunkt für den Beginn der Zugabe von Kraftstoff durch das Kraftstoff-Zugabeventil 68 gekommen ist. Die ECU 711 bestimmt, dass der Zeitpunkt für den Beginn der Kraftstoffzugabe gekommen ist, falls die ECU 70 in Schritt S240 des in 9 dargestellten Schwefelabgabeverfahrens in der vorherigen Durchführung der Schwefelfreisetzungssteuerung bestimmt hat, dass der Zeitraum ab dem Beginn der Anfettung dem Anfettungszeitraum R_t nicht erreicht hat. Ansonsten bestimmt die ECU 70, dass der Zeitpunkt für den Beginn der Kraftstoffzugabe nicht gekommen ist.
Wenn sie bestimmt, dass der Zeitpunkt für den Beginn der Kraftstoffzugabe nicht gekommen ist, beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zu dem in 9 gezeigten Schwefelabgabeverfahren weiter. Wenn sie dagegen bestimmt, dass der Zeitpunkt für den Beginn der Kraftstoffzugabe gekommen ist, setzt die ECU 70 die Abgastemperatur T_exin, die in diesem Augenblick erfasst wird, als Ausgangs-Abgastemperatur T_a. Im anschließenden Schritt S212 beginnt die ECU 70 dann mit der Zählung der Zeit, die ab Beginn der Kraftstoffzugabe vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 vergangen ist. Danach beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zu dem in 9 gezeigten Schwefelabgabeverfahren weiter.
Falls die Zählung der Zeit, die ab Beginn der Kraftstoffzugabe vom Kraftstoff-Zugabeventil 68 vergangen ist, während der vorherigen Durchführung des Verschlechte rungsgrad-Bestimmungsverfahrens begonnen wurde, geht die ECU 70 bei der anschließenden. Durchführung des Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahrens nach dem Schritt S206 nicht zum Schritt S208 über, sondern geht zu Schritt S214 über. Dann bestimmt die ECU 70 im Schritt S214, ob die Zeit, die ab dem Beginn der Kraftstoffzugabe vergangen ist, das Erfassungsintervall t_dt erreicht hat. Wenn sie bestimmt, dass die Zeit, die ab Beginn der Kraftstoffzugabe vergangen ist, das Erfassungsintervall t_dt nicht erreicht hat, beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zu dem in 9 gezeigten Schwefelabgabeverfahren weiter.
Wenn sie dagegen bestimmt, dass die Zeit, die ab Beginn der Kraftstoffzugabe vergangen ist, das Erfassungsintervall t_dt erreicht hat, berechnet die ECU 70 in Schritt S216 einen Temperaturunterschied ΔT_in zwischen der Abgastemperatur T_exin, die in diesem Augenblick erfasst wird, und der Ausgangs-Abgastemperatur T_a entsprechend der Formel 2: ΔTin ← Texin – Ta Der Temperaturunterschied ΔT_in entspricht der Steigerungsrate der Abgastemperatur T_exin in einem als Bezug dienenden Abgasströmungsraten-Stadium, wenn das Erfassungsintervall t_dt als Einheit verwendet wird. Im anschließenden Schritt S218 unterbricht die EcU 70 die Zählung der Zeit, die ab Beginn der Kraftstoffzugabe vergangen ist. Danach beendet die ECU 70 das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und geht zu dem in 9 gezeigten Schwefelabgabeverfahren weiter.
Bevor der Unterschied des Temperaturunterschieds ΔT_in in Schritt S216 berechnet wird, wird der Temperaturunterschied T_in auf einen Ausgangswert ΔT_inint gesetzt, der einem NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator, der wie neu ist, entspricht wird verwendet.
Das Schwefelabgabeverfahren wird nun mit Bezug auf 9 beschrieben. Wenn das Schwefelabgabeverfahren gestartet wird, führt die ECU 70 zuerst ein Berechnungsverfahren k(ΔT_in, ΔT_inint, ΔT_ine, T_ex) aufgrund des Temperaturunterschieds ΔT_in, T_ine, des Ausgangswerts ΔT_inint, eines Temperaturunterschieds ΔT_ine und der Abgastemperatur T_ex durch, wodurch sie eine Kraftstoffreinigungsrate K_ex berechnet. Der Temperaturunterschied ΔT_ine wird nachstehend erörtert. In dem Berechnungsverfahren werden k (ΔT_in, ΔT_inint, ΔT_ine, T_ex), eine Kraftstoffreinigungsrate K_exs für den Fall, dass ein nicht-verschlechterter Katalysator verwendet wird, und eine Kraftstoffreinigungsrate K_exe für den Fall, dass ein verschlechterter Katalysator verwendet wird, mittels eines in 11 gezeigten Kraftstoffreinigungs-Kennfelds erhalten, das auf die Kraftstoffreinigungsrate K_exs und die Kraftstoffreinigungsrate K_exe bezogen ist. Dann werden die berechneten Kraftstoffreinigungsraten K_exs, K_exe mit den Temperaturunterschieden ΔT_in, ΔT_ine und den Ausgangswert ΔT_inint verrechnet. Infolgedessen wird die Kraftstoffreinigungsrate K_ex erhalten. Genauer wird die Kraftstoffreinigungsrate K_ex entsprechend der Formel 3 berechnet: Kex ← Kexs – {(Kexs – Kexe) × (ΔTinint – ΔTin)/(ΔTinint – ΔTine)}
Die Kraftstoffreinigungsrate K_exs wird durch Experimente erhalten, in denen die Temperatur T_ex des Abgases, das mit dem NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a in Kontakt kommt, als Parameter verwendet wird. Auch ist die Kraftstoffreinigungsrate K_exs eine Kraftstoffreinigungsrate eines NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a, der wie neu ist, d.h. eines nicht-verschlechterten NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a. Die Kraftstoffreinigungsrate K_exe wird ebenfalls durch Experimente erhalten, in denen die Abgastemperatur T_ex als Parameter. Die Kraftstoffreinigungsrate K_exe ist eine Kraftstoffreinigungsrate eines alten NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a, d.h. eines etwas verschlechterten NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a. Der Temperaturunterschied ΔT_ine ist ein Wert, der durch Experimente erhalten wird und der dem Temperaturunterschied ΔT_in entspricht, der berechnet wird, wenn ein etwas verschlechterter NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a verwendet wird.
Im anschließenden Schritt S234 setzt die ECU 70 die Dauer des Anfettungszeitraums R_t auf den Ausgangswert R_tinit. Dieses Verfahren ist das gleiche wie das Verfahren von Schritt S154 in dem in 4 gezeigten Schwefelabgabeverfahren. Im anschließenden Schritt S236 berechnet die ECU 70 den Wärmewert H_ex einer einzigen Kraftstoffzugabe entsprechend einer Formel 4: Hex ← (Kex/Kex) × Hexint Ein konstanter H_exint in der Formel 4 ist ein Wärmewert einer einzigen Kraftstoffzugabe, wenn ein NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a, der wie neu ist, verwendet wird.
Danach berechnet die ECU 70 den Nicht-Anfettungszeitraum L_t mittels des Kennfelds g in Schritt S238. Das Kennfeld g ist das gleiche Kennfeld g, das im Schritt S158 des in 4 gezeigten Schwefelabgabeverfahrens verwendet wird. Die Schritte 240, S242, S244, S246, S248, S250, S252 und S254 in 9, die von der ECU 70 nach dem Schritt S238 durchgeführt werden, sind die gleichen wie die Schritte S160, S162, S164, S166, S168, S170, S172 bzw. S174 des in 4 gezeigten Schwefelabgabeverfahrens.
Wie oben beschrieben, schlägt sich der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a im Temperaturunterschied ΔT_in nieder. Je kleiner der Temperaturunterschied ΔT_in ist, als desto stärker verschlechtert wird die Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a bestimmt. Der Temperaturunterschied ΔT_in, der den Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a wiedergibt, schlägt sich durch die Kraftstoffreinigungsrate K_ex und den Wärmewert H_ex in der Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t nieder. Daher wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums umso kürzer angesetzt, je stärker verschlechtert der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a ist, so dass die Katalysatorbetttemperatur die Zielbetttemperatur erreicht.
12 ist eine Kurve, die Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in der zweiten Ausführungsform zeigt, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a wie neu ist. 13 ist eine Kurve, die Änderungen im Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur in der zweiten Ausführungsform zeigt, wenn er NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich in gewissem Umfang verschlechter hat. Wie in 12 dargestellt, ist, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator wie neu ist, der Temperaturunterschied ΔT_in zwischen der Katalysatorbetttemperatur zu den Zeitpunkten t20, t22, zu denen das Kraftstoff-Zugabeventil 68 mit der Kraftstoffzugabe zum Abgas beginnt, und der Katalysatorbetttemperatur zu den Zeitpunkten t21, t23, zu denen der Erfassungszeitraum t_dt ab den Zeitpunkten t20, t22 vergangen ist, relativ groß. Somit wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t relativ lang angesetzt, damit die Katalysatorbetttemperatur die Zielbetttemperatur erreicht. Wenn dagegen, wie in 13 dargestellt, der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich in gewissem Umfang verschlechtert hat, ist der Temperaturunterschied ΔT_in zwischen der Katalysatorbetttemperatur zu den Zeitpunkten t30, t32, zu denen das Kraftstoff-Zugabeventil mit der Kraftstoffzugabe zum Abgas beginnt, und der Katalysatorbetttemperatur zu den Zeitpunkten t31, t33, zu denen der Erfassungszeitraum t_dt ab den Zeitpunkten t30, t32 vergangen ist, relativ klein. Somit wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums relativ kurz angesetzt, damit die Katalysatorbetttemperatur die Zielbetttemperatur erreicht.
In dieser Ausführungsform entspricht das in 8 gezeigte Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren einem Verfahren, das vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel durchgeführt wird. Die Schritte S232, S236, S238 des Schwefelabgabeverfahrens, das in 9 dargestellt ist, entsprechen einem Verfahren, das vom Änderungsmittel durchgeführt wird. Das Schwefelabgabeverfahren entspricht einem Verfahren, das vom Kraftstoff-Zufuhrmittel durchgeführt wird. Das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und Schritt S232 des Schwefelabgabeverfahrens entsprechen einem Verfahren, das vom Verschlechterungsgrad-Bestimmungsmittel durchgeführt wird.
Die zweite Ausführungsform weist den folgenden Vorteil auf.

(1) Wie in der ersten Ausführungsform werden während der Durchführung der Schwefelfreisetzungssteuerung der Anfettungszeitraum R_t und der Nicht-Anfettungszeitraum L_t abwechselnd wiederholt. Jedes Mal wenn der Anfettungszeitraum R_t oder der Nicht-Anfettungszeitraum L_t durchgeführt wird, wird die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a wiederholt erhöht und gesenkt. Je stärker verschlechtert der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a ist, desto kleiner wird der der Temperaturunterschied ΔT_in, der der Steigerungsrate der Katalysatorbetttemperatur aufgrund des Beginns des Anfettungszeitraums R_t entspricht. Das heißt, der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators schlägt sich im Temperaturunterschied ΔT_in nieder. Daher kann der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators leicht aufgrund des Temperaturunterschieds ΔT_in bestimmt werden.

Wenn die ECU 70 bestimmt, dass der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich kaum verschlechtert hat, da der Temperaturunterschied ΔT_in ausreichend groß ist, wird ein hoher Wert für die Kraftstoffreinigungsrate K_ex aufgrund des Kraftstoffreinigungs-Kennfelds von 11 gesetzt, um die Katalysatorbetttemperatur bei der Zielbetttemperatur zu halten. Infolgedessen wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t relativ lang angesetzt. Somit wird ein übermäßiger Anstieg der Katalysatorbetttemperatur aufgrund der Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases zur fetten Seite hin verhindert. Wenn die ECU 70 danach bestimmt, dass der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich in gewissem Umfang verschlechtert hat, da der Temperaturunterschied ΔT_in klein ist, wird ein kleiner Wert für die Kraftstoffreinigungsrate K_ex aufgrund des Kraftstoffreinigungs-Kennfelds von 11 gesetzt, um die Katalysatorbetttemperatur bei der Zielbetttemperatur zu halten. Infolgedessen wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t relativ kurz angesetzt. Somit wird eine Abnahme des Kraftstoffabgabe-Wirkungsgrads aufgrund eines unzureichenden Anstiegs der Katalysatorbetttemperatur unterdrückt. Auf diese Weise wird auch dann, wenn der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a geändert wird, die Katalysatorbetttemperatur nicht zu stark erhöht und die Schwefelfreisetzungssteuerung wird angemessen durchgeführt.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
In der dritten Ausführungsform wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t aufgrund des Amplitudenwerts A_mpin, der durch das in 3 dargestellte Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren berechnet wird, geändert. In der dritten Ausführungsform wird ein in 14 dargestelltes Schwefelabgabeverfahren anstelle des in 4 dargestellten Schwefelabgabeverfahrens durchgeführt. Andere Verfahren und der Aufbau der Hardware sind wie in der ersten Ausführungsform.
Wenn das in 14 dargestellte Schwefelabgabeverfahren gestartet wird, setzt die ECU 70 in Schritt S302 zuerst die Dauer des Anfettungszeitraums R_t auf den Ausgangswert R_tint. Das Verfahren von Schritt S302 ist das gleiche wie das Verfahren von Schritt S154 in dem in 4 gezeigten Schwefelabgabeverfahren.
Danach bestimmt die ECU 70 in Schritt S304, ob der Amplitudenwert A_mpin in der aktuellen Ausführung des Schwefelfreisetzungsverfahrens bereits erhalten wurde. Wenn sie bestimmt, dass der Amplitudenwert A_mpin nicht erhalten wurde, geht die ECU 70 zu Schritt S306 weiter und setzt die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t auf den Ausgangswert L_tint. Wenn das Kraftstoff-Zugabeventil 68 dem Abgas Kraftstoff zusetzt, wird in dem Fall, dass der Ausgangswert R_tint als Dauer des Anfettungszeitraums R_t gesetzt ist und der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a wie neu ist, der Ausgangswert L_tint so gesetzt, dass die durchschnittliche Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a zur Zielbetttemperatur wird.
Die Schritte 314, S316, S318, 320, S322, S324, S326 und S328 in 14, die von der ECU 70 nach Schritt S306 durchgeführt werden, sind die gleichen wie die Schritte S160, S162, S164, S166, S168, S170, S172 bzw. S174 des in 4 gezeigten Schwefelabgabeverfahrens. Auf diese Weise werden die Ausgangswerte R_tint und L_tint als Dauer des Anfettungszeitraums R_t bzw. als Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t gesetzt, und durch das in 3 dargestellte Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren werden der maximale Wert T_inmax und der minimale Wert T_inmin erhalten und wird der Amplitudenwert A_mpin berechnet.
Wenn der Amplitudenwert A_mpin auf diese Weise berechnet wird, geht die ECU 70 im anschließenden Schwefelabgabeverfahren nach Schritt S304 zu Schritt S308 weiter und nicht zu Schritt S306. Im Schritt S308 führt die ECU 7 ein Berechnungsverfahren m (A_mpin, A_mpinint, A_mpe, T_ex) aufgrund des Amplitudenwerts A_mpin, eines Ausgangswerts A_mpinint und eines Amplitudenwerts A_mpe durch, um die Kraftstoffreinigungsrate K_ex zu berechnen.
In dem Berechnungsverfahren m (A_mpin, A_mpinint, A_mpe, T_ex) werden eine Kraftstoffreinigungsrate K_exs für den Fall, dass ein nicht-verschlechterter Katalysator verwendet wird, und eine Kraftstoffreinigungsrate K_exe für den Fall, dass ein verschlechterter Katalysator verwendet wird, anhand eines in 11 dargestellten Kraftstoffreinigungs-Kennfelds aufgrund einer Abgastemperatur T_ex erhalten. Dann werden die berechneten Kraftstoffreinigungsraten K_exs, K_exe mit den Amplitudenwerten A_mpin, A_mpe und dem Ausgangswert A_mpinint verrechnet. Als Ergebnis wird die Kraftstoffreinigungsrate K_ex erhalten. Genauer wird die Kraftstoffreinigungsrate K_ex entsprechend einer Formel 5 berechnet: Kex ← Kexs – {(Kexs – Kexe) × (Ampinint – Ampin)/(Ampinint – Ampe)}
Der Ausgangswert A_mpinint entspricht dem Amplitudenwert A_mpin, der erhalten wird, wenn ein nicht-verschlechterter NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a verwendet wird. Der Amplitudenwert A_mpe entspricht dem Amplitudenwert A_mpin, der erhalten wird, wenn ein verschlechterter NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a verwendet wird.
Im anschließenden Schritt S310 berechnet die ECU 70 den Wärmewert H_ex einer einzigen Kraftstoffzugabe gemäß der Formel 4. Ferner berechnet die ECU 70 im anschließenden Schritt S312 den Nicht-Anfettungszeitraum L_t anhand des Kennfelds g. Das Verfahren von Schritt S312 ist das gleiche wie das Verfahren von Schritt S158 in dem in 4 gezeigten Schwefelabgabeverfahren. Danach beendet die ECU 70 das Schwefelabgabeverfahren nach Durchführung der oben beschriebenen Schritte S314 bis S328.
Wie oben beschrieben, schlägt sich der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a im Amplitudenwert A_mpin nieder. Je kleiner der Amplitudenwert A_mpin ist, als desto stärker verschlechtert wird der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator bestimmt. Der Amplitudenwert A_mpin, der den Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators wiedergibt, schlägt sich über die die Kraftstoffreinigungsrate K_ex und den Wärmewert H_ex in der Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t nieder. Daher wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t umso kürzer angesetzt, je stärker verschlechtert der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator ist, so dass die Katalysatorbetttemperatur die Zielbetttemperatur erreicht.
15 ist eine Kurve, die Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der dritten Ausführungsform zeigt, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich in gewissem Umfang verschlechtert hat. In der dritten Ausführungsform sind die Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator wie neu ist, die gleichen wie die der ersten Ausführungsfornn, die in 6 gezeigt ist. Wie in 15 dargestellt, wird, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator in gewissem Umfang verschlechtert wurde, die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t kürzer als der Ausgangswert L_tint gesetzt, so dass die Katalysatorbetttemperatur die Zielbetttemperatur erreicht.
In dieser Ausführungsform entsprechen das in 3 gezeigte Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und die Schritte S304, S306 des in 14 gezeigten Schwefelabgabeverfahrens einem Verfahren, das vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel durchgeführt wird. Die Schritte S308 bis S312 des Schwefelabgabeverfahrens entsprechen einem Verfahren, das vom Änderungsmittel durchgeführt wird. Das Schwefelabgabeverfahren entspricht einem Verfahren, das vom Kraftstoff-Zufuhr mittel durchgeführt wird. Das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und der Schritt S308 des Schwefelabgabeverfahrens entsprechen einem Verfahren, das vom Verschlechterungsgrad-Bestimmungsmittel durchgeführt wird.
Die dritte Ausführungsform weist den folgenden Vorteil auf.

(1) Wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen werden während der Durchführung der Schwefelfreisetzungssteuerung der Anfettungszeitraum R_t und der Nicht-Anfettungszeitraum L_t abwechselnd wiederholt. Jedes Mal wenn der Anfettungszeitraum R_t oder der Nicht-Anfettungszeitraum L_t durchgeführt werden, wird die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a wiederholt erhöht und gesenkt. Der Amplitudenwert A_mpin, der die Amplitude der Abgastemperatur T_exin darstellt, die vom ersten Abgastemperatursensor 44 erfasst wird, gibt die Schwankung (Amplitude) der Katalysatorbetttemperatur wieder. Je stärker der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a verschlechtert wird, desto kleiner wird die Größe des Amplitudenwerts A_mpin, d.h. desto größer wird die Höhe der Schwankung der Katalysatorbetttemperatur. Daher zeigt der Amplitudenwert A_mpin den Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a an.

Wenn der Amplitudenwert A_mpin hoch ist, d.h. in dem Fall, dass die Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a nicht erheblich fortgeschritten ist, wird in der dritten Ausführungsform die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t durch die Verfahren der Schritte S308, S310 und S312 relativ lang angesetzt. Wenn der Amplitudenwert A_mpin klein ist, d.h. in dem Fall, dass die Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a erheblich fortgeschritten ist, wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t relativ lang angesetzt. Auf diese Weise wird in der dritten Ausführungsform die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t, nicht die Dauer des Anfettungszeitraums R_t, geändert. Dementsprechend wird verhindert, dass ein Anstieg der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a zu stark oder zu gering ist, wenn sich der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators ändert. Somit werden die Verschlechterung des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a aufgrund eines übermäßigen Anstiegs der Katalysatorbetttemperatur und eine Abnahme des Schwefelabgabe-Wirkungsgrads aufgrund eines ungenügenden Anstiegs der Katalysatorbetttemperatur verhindert.

(2) Der Amplitudenwert A_mpin wird in einem Stadium berechnet, in dem die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t als Ausgangswert L_tint gesetzt ist. Aufgrund des so berechneten Amplitudenwerts A_mpin wird der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a bestimmt. Da auf diese Weise die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t einen konstanten Wert (den Ausgangswert L_tint) aufweist, wenn der Amplitudenwert A_mpin berechnet wird, entspricht der berechnete Amplitudenwert A_mpin exakt den Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a.

Nun wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
In der vierten Ausführungsform wird die Dauer des Anfettungszeitraums R_t aufgrund des Temperaturunterschieds ΔT_pin, der durch das in 8 gezeigte Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren berechnet wird, geändert. In der vierten Ausführungsform wird ein in 16 dargestelltes Schwefelabgabeverfahren statt des in 9 gezeigten Schwefelabgabeverfahrens durchgeführt. Andere Verfahren sind die gleichen wie die der zweiten Ausführungsform und der Aufbau der Hardware ist der gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
Wenn das in 16 dargestellte Schwefelabgabeverfahren gestartet wird, berechnet die ECU 70 in Schritt S402 zuerst die Dauer des Anfettungszeitraums R_t, die gesetzt werden soll. Die Berechnung wird anhand eines in 17 dargestellten Kennfelds p aufgrund des Temperaturunterschieds ΔT_in, welcher den Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators wiedergibt, durchgeführt. Je größer der Temperaturunterschied ΔT_in ist, desto weniger verschlechtert ist der NOx-Einlage rungs-/Reduzierungskatalysator 36a und desto höher ist der Oxidations-Wirkungsgrad für Kraftstoff am NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a (ebenso wie die Kraftstoffreinigungsrate). In diesem Fall wird der Anfettungszeitraum R_t auf einen kurzen Wert gesetzt, um der Katalysatorbetttemperatur zu entsprechen, die schnell steigt, nachdem mit der Anfettung begonnen wurde. Je kleiner dagegen der Temperaturunterschied ΔT_in ist, desto stärker verschlechtert ist der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a und desto niedriger ist der Oxidations-Wirkungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a. In diesem Fall wird der Anfettungszeitraum R_t auf einen großen Wert gesetzt, um der Katalysatorbetttemperatur zu entsprechen, die langsam steigt, nachdem mit der Anfettung begonnen wurde.
Im anschließenden Schritt S404 berechnet die ECU 70 den Nicht-Anfettungszeitraum L_t anhand des Kennfelds g. Das Verfahren von Schritt S404 ist das gleiche wie das Verfahren des Schritts S158 des in 4 dargestellten Schwefelabgabeverfahrens. Die Schritte 406, S410, S412, S414, S416, S418 und S420 in 16, die von der ECU 70 nach dem Schritt S404 durchgeführt werden, sind die gleichen wie die Schritte S160, S162, S164, S166, S168, S170 S172 bzw. S174 des in 4 dargestellten Schwefelabgabeverfahrens.
Wie oben beschrieben schlägt sich der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a im Temperaturunterschied ΔT_in nieder, und der Temperaturunterschied ΔT_in schlägt sich in der Dauer des Anfettungszeitraums R_t mittels des Kennfelds p nieder. Je stärker verschlechtert der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a ist, desto länger wird die Dauer des Anfettungszeitraums R_t angesetzt.
18 ist eine Kurve, die Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator sich in gewissem Umfang verschlechtert hat. In der vierten Ausführungsform sind Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und der Katalysatorbetttemperatur, wenn der NOx-Ein lagerungs-/Reduzierungskatalysator wie neu ist, die gleichen wie die der zweiten Ausführungsform, die in 12 dargestellt ist. Wie in 18 dargestellt, wird, wenn der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich in gewissem Umfang verschlechtert hat, die Dauer des Anfettungszeitraums R_t kürzer angesetzt als der Ausgangswert L_tint, da der Temperaturunterschied ΔT_in kleiner wird, so dass die Katalysatorbetttemperatur die Zielbetttemperatur erreicht und der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a nicht zu stark erwärmt wird.
In dieser Ausführungsform entspricht das in 8 dargestellte Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren einem Verfahren, das vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel durchgeführt wird. Die Schritte S402, S404 des in 16 dargestellten Schwefelabgabeverfahrens entsprechen einem Verfahren, das vom Änderungsmittel durchgeführt wird. Das Schwefelabgabeverfahren entspricht einem Verfahren, das durch das Schwefelabgabemittel durchgeführt wird. Das Verschlechterungsgrad-Bestimmungsverfahren und der Schritt S402 des Schwefelabgabeverfahrens entsprechen einem Verfahren, das vom Verschlechterungsgrad-Bestimmungsmittel durchgeführt wird.
Die vierte Ausführungsform weist den folgenden Vorteil auf.

(1) Wie in den ersten bis vierten Ausführungsformen werden während der Durchführung der Schwefelfreisetzungssteuerung der Anfettungszeitraum R_t und der Nicht-Anfettungszeitraum L_t abwechselnd wiederholt. Jedes Mal wenn der Anfettungszeitraum R_t oder Nicht-Anfettungszeitraum L_t durchgeführt wird, wird die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a wiederholt erhöht und gesenkt. Je stärker verschlechtert der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a ist, desto kleiner ist der Temperaturunterschied ΔT_in, der der Steigerungsrate der Abgastemperatur T_exin aufgrund des Beginns des Anfettungszeitraums R_t entspricht. Das heißt, der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a schlägt sich im Temperaturunterschied ΔT_in nieder. Daher kann der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a leicht aufgrund des Temperaturunterschieds ΔT_in bestimmt werden.

Wenn die ECU 70 bestimmt, dass der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich kaum verschlechtert hat, da der Temperaturunterschied ΔT_in ausreichend groß ist, wird die Dauer des Anfettungszeitraums R_t aufgrund des Kennfelds p von 17 relativ kurz angesetzt. Somit wird ein übermäßiger Anstieg der Katalysatorbetttemperatur dies NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a aufgrund einer Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases zur fetten Seite hin verhindert. Wenn die ECU 70 danach bestimmt, dass der NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysator 36a sich in gewissem Umfang verschlechtert hat, weil der Temperaturunterschied ΔT_in abgenommen hat, wird die Dauer des Anfettungszeitraums R_t aufgrund des Kennfelds von 17 relativ lang angesetzt. Somit wird eine Abnahme des Kraftstoffabgabe-Wirkungsgrads aufgrund eines unzureichenden Anstiegs der Katalysatorbetttemperatur unterdrückt. Auf diese Weise wird selbst dann, wenn der Verschlechterungsgrad des NOx-Einlagerungs-/Reduzierungskatalysators 36a geändert wird, die Katalysatorbetttemperatur nicht übermäßig erhöht, und die Schwefelfreisetzungssteuerung wird auf exakte Weise durchgeführt.
Der Fachmann weiß, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Formen durchgeführt werden kann, ohne vom Gedanken oder Bereich der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sei klargestellt, dass die Erfindung in den folgenden Formen durchgeführt werden kann.

(a) In den zweiten und vierten Ausführungsformen wird die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t und des Anfettungszeitraums R_t jeweils nicht auf die Ausgangswerte gesetzt, wenn der Temperaturunterschied ΔT_in berechnet wird, sondern wird auf Werte gesetzt, die dem aktuellen Zustand entsprechen. Wie in der ersten und der dritten Ausführungsform kann die Dauer des Nicht-Anfettungszeitraums L_t und des Anfettungszeitraums R_t jedoch auf die Ausgangswerte gesetzt werden, wenn die Schwefelfreisetzungssteuerung gestartet wird, und das Schwefelabgabeverfahren kann durchgeführt werden, nachdem die Dauer jeweils auf Werte gesetzt wurde, die dem Temperatur unterschied ΔT_in entsprechen, nachdem der Temperaturunterschied ΔT_in berechnet wurde.

Ebenso wird in der zweiten und vierten Ausführungsform die Ausgangs-Abgastemperatur T_a unmittelbar nach Beginn der Anfettung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Anfettungszeitraum R_t erfasst. Angesichts des Umstands, dass die Abgastemperatur T_exin nach einer kurzen Verzögerung steigt, kann die Ausgangs-Abgastemperatur T_a jedoch auch erfasst werden, wenn ein Bereitschaftszeitraum, der der Ansaugströmungsrate GA entspricht, nach Beginn der Anfettung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses R_t vergangen ist.

(b) In den dargestellten Ausführungsformen wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases dadurch zur fetten Seite hin verändert, dass das Kraftstoff-Zugabeventil 68 veranlasst wird, dem Abgas Kraftstoff zuzusetzen. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kann jedoch auch auf andere Weise zur fetten Seite hin verändert werden. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kann beispielsweise durch Nacheinspritzung zur fetten Seite hin verändert werden, wobei Kraftstoff während eines Expansionshubs oder Auslasshubs aus dem Kraftstoff-Einspritzventil 58 in die Brennkammern gespritzt wird.
(c) In der dargestellten Ausführungsform wird die Dauer entweder des Nicht-Anfettungszeitraums oder des Anfettungszeitraums entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators verändert. Es kann die jedoch auch die Dauer von beiden verändert werden.
(d) Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Dieselmotoren beschränkt, sondern kann auch auf Magerverbrennungs-Ottomotoren angewendet werden.

Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sollten als Erläuterungen und nicht als Beschränkungen angesehen werden, und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs und der Entsprechungen der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Vorrichtung zum Steuern eines Abgasreinigungskatalysators, wobei der Katalysator im Abgassystem eines Verbrennungsmotors (2) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung während der Schwefelfreisetzungssteuerung, die es dem Katalysator ermöglichen soll, sich nach einer Schwefelvergiftung zu regenerieren, eine Anfettungsperiode und eine Nicht-Anfettungsperiode wiederholt, wobei die Vorrichtung in der Anfettungsperiode in einem Abschnitt stromaufwärts vom Katalysator Kraftstoff zum Abgas liefert, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches den Katalysator berührt, auf einen Wert gesenkt wird, der beim stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder darunter liegt, und wobei die Vorrichtung in der Nicht-Anfettungsperiode keinen Kraftstoff zum Abgas liefert, wobei die Vorrichtung durch folgendes gekennzeichnet ist: ein Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel, das den Grad der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators erfasst; und ein Änderungsmittel, welches das Verhältnis der Dauer der Anfettungsperiode zur Dauer der Nicht-Anfettungsperiode entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators, der vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel erfasst wird, ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Änderungsmittel das Verhältnis der Dauer der Anfettungsperiode zur Dauer der Nicht-Anfettungsperiode so ändert, dass das Verhältnis mit einer Zunahme des vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel erfassten Verschlechterungsgrads des Abgasreinigungskatalysators zunimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorbetttemperatur des Abgasreinigungskatalysators aufgrund der Temperatur des Abgases, das den Abgasreinigungskatalysator berührt, und eines Wärmewerts, der anhand der Kraftstoffmenge, die dem Abgas zugeführt wird, erhalten wird, und einer Kraftstoffreinigungsrate am Abgasreinigungskatalysator geschätzt wird, wobei das Verhältnis der Dauer der Anfettungsperiode zur Dauer der Nicht-Anfettungsperiode geändert wird, um die geschätzte Katalysatorbetttemperatur zu steuern, und wobei das Änderungsmittel die Kraftstoffreinigungsrate gemäß dem Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators, der vom Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel erfasst wird, korrigiert, wodurch das Verhältnis der Dauer der Anfettungsperiode zur Dauer der Nicht-Anfettungsperiode entsprechend verändert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Katalysatorbetttemperatur-Erfassungsmittel aufweist, um eine physikalische Größe zu erfassen, die eine aktuelle Katalysatorbetttemperatur des Abgasreinigungskatalysators darstellt, und wobei das Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel bestimmt, dass bei abnehmendem Bereich der Schwankung der physikalischen Größe, die durch die Zufuhr von Kraftstoff zum Abgas bewirkt wird, der Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators zunimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Katalysatorbetttemperatur-Erfassungsmittel aufweist, um eine physikalische Größe zu erfassen, die eine aktuelle Katalysatorbetttemperatur des Abgasreinigungskatalysators darstellt, und wobei das Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel bestimmt, dass bei abnehmender Zuwachsrate der physikalischen Größe, die durch die Zufuhr von Kraftstoff zum Abgas bewirkt wird, der Verschlechterungsgrad des Abgasreinigungskatalysators zunimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlechterungsgrad-Erfassungsmittel den Verschlechterungsgrad aufgrund einer physikalischen Größe erfasst, die vom Katalysatorbetttemperatur-Erfassungsmittel erfasst wird, wenn die Zufuhr von Kraftstoff zum Abgas in einer Situation durchgeführt wird, wo das Verhältnis der Dauer der Anreicherungsperiode zur Dauer der Nicht-Anreicherungsperiode so gesetzt: ist, dass es einem Fall entspricht, wo ein Abgasreinigungskatalysator verwendet wird, der nicht verschlechtert wurde.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatorbetttemperatur-Erfassungsmittel ein Abgastemperatursensor (44) ist, der stromabwärts vom Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist, wobei die physikalische Größe, die vom Katalysatorbetttemperatur-Erfassungsmittel erfasst wird, eine Abgastemperatur ist, die vom Abgastemperatursensor erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasreinigungskatalysator ein NOx-Speicherreduktionskatalysator ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Kraftstoff zum Abgas entweder durch die Zugabe von Kraftstoff zum Abgas über ein Kraftstoffzugabeventil, das im Verbrennungsmotor bereitgestellt ist, oder durch Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer, die im Verbrennungsmotor bereitgestellt ist, während eines Expansionshubs oder eines Abgashubs durchgeführt wird.