DE69718411T2 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor - Google Patents

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor

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Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine.
    • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine ist bekannt. Die Vorrichtung weist einen in einem Abgasdurchlass angeordneten Katalysator zum Reinigen von NOx in einem Abgas auf. Der Katalysator reduziert das NOx mit HC (Kohlenwasserstoff) zu N&sub2;, um das NOx bei einem Verhältnis zu reinigen, das höher als ein vorbestimmtes Verhältnis ist, wenn sich eine Temperatur des Katalysators innerhalb einem vorbestimmten Temperaturbereich befindet. Daher ist es vorzuziehen, die Temperatur des Katalysators innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs beizuhalten, um das NOx bei einem hohen Verhältnis zu reinigen.
  • In einer in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-283727 offenbarten Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine wird HC in ein Abgas geführt, wenn eine Menge von HC nicht ausreichend zum Reinigen von NOx ist.
  • Das NOx in dem Abgas beinhaltet NO und NO&sub2;. Im Allgemeinen kann das in dem Katalysator aktivierte HC einfach das NO&sub2; zu N&sub2; reduzieren, während das aktivierte HC das NO nicht einfach zu N&sub2; reduzieren kann. Um das NO zu reinigen, ist es notwendig, NO mit O&sub2; in dem Abgas zu NO&sub2; zu oxidieren und danach wird das NO&sub2; mit dem HC zu dem N&sub2; reduziert.
  • Das NO kann jedoch nicht einfach mit O&sub2; zu NO&sub2; oxidiert werden, wenn die Temperatur des Katalysators sich innerhalb einem vorbestimmten Temperaturbereich befindet, da in dem Katalysator eine Reduktionsreaktion einfach ausgeführt wird.
  • Aus Druckschrift EPO 503 882 A1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine mit einem Abgasdurchlass bekannt, welche einen in dem Abgasdurchlass angeordneten Katalysator zum Reinigen von NOx mit einem Reduktionsmittel aufweist, wobei ein Reinigungsverhältnis des NOx durch den Katalysator größer als ein vorbestimmtes Verhältnis wird, wenn sich eine Temperatur des Katalysators innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs befindet. Außerdem sind Zuführeinrichtungen zum Zuführen einer vorbestimmten Menge eines Reduktionsmittels zu dem Katalysator vorgesehen. Als Reduktionsmittel kann HC verwendet werden, welches eine größere Menge von Radikalen erzeugt, die innerhalb von kleinen Zellen des Mager-NOx-Katalysators gehalten werden. Wenn die Katalysatortemperatur ansteigt, werden die in den Zellen gehaltenen Radikale wirkungsvoll verwendet, um NOx zu reduzieren, bis die Radikale kompensiert sind.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine zu schaffen, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, NOx in dem Abgas zu reinigen.
  • Erfindungsgemäß ist eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
  • Ferner ist erfindungsgemäß eine Temperatursteuereinrichtung zum Steuern einer Temperatur des Katalysators vorgesehen, um die Temperatur des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators zu einer Temperatur zu machen, die niedriger als der niedrigste Wert des vorbestimmten Temperaturbereichs ist und um die Temperatur des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators zu einer Temperatur zu machen, die höher als der niedrigste Wert ist.
  • Ferner ist erfindungsgemäß eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine mit einem Abgasdurchlass vorgesehen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen Katalysator, der in dem Abgasdurchlass zum Reinigen von NOx mit Reduktionsmittel angeordnet ist, wobei ein Reinigungsverhältnis des NOx größer als ein vorbestimmtes Verhältnis wird, wenn eine Temperatur des Katalysators sich innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs befindet; Zuführeinrichtungen zum Zuführen eines Reduktionsmittels zu dem Katalysator; und Temperatursteuereinrichtungen zum Steuern einer Temperatur des Katalysators, um die Temperatur des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators zu einer Temperatur zu machen, die niedriger als der niedrigste Wert des vorbestimmten Temperaturbereichs ist und um die Temperatur des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators zu einer Temperatur zu machen, die höher als der niedrigste Wert ist.
  • Außerdem führt die Zuführeinrichtung erfindungsgemäß ein Reduktionsmittel zu dem Katalysator zu, wenn eine Temperatur eines stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators niedriger als ein niedrigster Wert des vorbestimmten Temperaturbereichs ist und wenn eine Temperatur eines stromabwärts liegenden Endes des Katalysators höher als der niedrigste Wert ist und stoppt ein Zuführen eines Reduktionsmittels zu dem Katalysator, wenn zumindest die Temperatur des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators höher ist als der niedrigste Wert des vorbestimmten Temperaturbereichs.
  • Ferner sind erfindungsgemäß Kühleinrichtungen zum Kühlen des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators vorgesehen, Erwärmungseinrichtungen zum Erwärmen des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators sind vorgesehen und die Temperatursteuereinrichtung steuert die Kühleinrichtung und die Erwärmungseinrichtung, um die Temperatur des stromaufwärtsliegenden Endes des Katalysators zu einer Temperatur zu machen, die niedriger als der niedrigste Wert des vorbestimmten Temperaturbereichs ist und um die Temperatur des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators zu einer Temperatur zu machen, die höher als der niedrigste Wert ist.
  • Ferner ist das vorbestimmte Verhältnis erfindungsgemäß größer als ungefähr 25%.
  • Ferner ist das vorbestimmte Verhältnis erfindungsgemäß größer als ungefähr 35%.
  • Ferner kühlt die Kühlungseinrichtung erfindungsgemäß das stromaufwärts liegende Ende des Katalysators durch Luft.
  • Ferner kühlt die Kühleinrichtung das stromaufwärts liegende Ende des Katalysators erfindungsgemäß durch Wasser.
  • Ferner ist die Kühleinrichtung erfindungsgemäß innerhalb des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators angeordnet.
  • Ferner ist die Erwärmungseinrichtung erfindungsgemäß innerhalb des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung kann vollständiger aus der nachstehend dargelegten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen ist:
  • Fig. 1 eine Ansicht einer Abgasreinigungseinrichtung für eine Kraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 2 eine Ansicht eines Verhältnisses zwischen einer Katalysatortemperatur und einem NOx-Reinigungsverhältnis;
  • Fig. 3 eine Ansicht eines Verhältnisses zwischen der Zeit, einer Menge von HC und einer Temperaturbedingung eines Katalysators;
  • Fig. 4 eine Ansicht eines Verhältnisses zwischen einer Kraftmaschinendrehzahl, einem absoluten Druck und einer Menge von von der Kraftmaschine ausgelassenem NOx;
  • Fig. 5 eine Ansicht einer Abbildung, die die Menge von von der Kraftmaschine ausgelassenem NOx auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl und des absoluten Drucks speichert;
  • Fig. 6 eine Ansicht eines Ablaufdiagramms einer HC- Zuführsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 7 eine Ansicht einer Abgasreinigungseinrichtung einer Kraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 8 eine Ansicht eines Verhältnisses zwischen der Zeit, einer Menge von HC und einer Temperaturbedingung eines Katalysators;
  • Fig. 9 eine Ansicht eines Ablaufdiagramms einer HC- Zuführsteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und
  • Fig. 10 eine Ansicht eines Ablaufdiagramms einer Katalysatortemperatursteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Die Erfindung wird aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verstanden werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 1, die eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, ist Bezugszeichen 1 ein Kraftmaschinenkörper, 3 ist eine in dem Kraftmaschinenkörper vorgesehene Verbrennungskammer, 2 ist ein in der Verbrennungskammer 3 positionierter Kolben, 4 ist eine Zündkerze, 5 ist ein Einlassventil, 6 ist eine Einlassöffnung, 7 ist ein Auslassventil und 8 ist eine Auslassöffnung. Die Einlassöffnung 6 ist über einen entsprechenden Einlasskrümmer 9 mit einem Zwischenbehälter 10 verbunden. Ein Drucksensor 28 ist in dem Zwischenbehälter 10 angeordnet, um einen Druck in dem Zwischenbehälter 10 zu messen. Jeder Einlasskrümmer 9 ist mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 11 zum Einspritzen von Kraftstoff in Richtung der Einlassöffnung 6 vorgesehen. Der Zwischenbehälter 10 ist über ein Einlassrohr 12 mit einem Luftfilter 13 verbunden. Ein Drosselventil 14 ist in dem Einlassrohr 12 angeordnet.
  • Die Auslassöffnung 8 ist mit einem Auslassdurchlass oder Röhre 16 über einen Auslasskrümmer 15 verbunden. Ein in einem Gehäuse 18 eingebauter Katalysator 17 zum Reinigen von NOx in dem Abgas ist in der Abgasröhre 16 angeordnet. Bei einer Reinigungsreaktion in dem Katalysator 17 innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs des Katalysators 17, wird HC an dem Katalysator 17 adsorbiert, um in ein aktiviertes HC umgewandelt zu werden und das aktivierte HC reagiert mit dem NOx in dem Abgas, um NOx zu reinigen. Ein stromaufwärts liegender Temperatursensor 32 ist in einem stromaufwärts liegenden Ende 20 des Katalysators 17 angeordnet, um eine stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur des stromaufwärts liegenden Endes 20 des Katalysators 17 zu messen. Ein stromabwärts liegender Temperatursensor 34 ist in einem stromabwärts liegenden Ende 24 des Katalysators 17 angeordnet, um eine stromabwärts liegende Katalysatortemperatur des stromabwärts liegenden Endes 24 des Katalysators 17 zu messen.
  • Ein Kohlenwasserstoff-(HC)-Zuführventil 19 ist in einer Auslassröhre 16 stromaufwärts des Katalysators 17 angeordnet, um ein Reduktionsmittel, d. h. HC zu dem Katalysator 17 zu zuführen. In dieser Patentbeschreibung werden die Wörter "stromaufwärts" und "stromabwärts" als eine Richtung in der Strömungsrichtung eines Abgases verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf eine Kraftmaschine angewandt werden, die ein Abgas mit einer großen Menge von O&sub2; auslässt, wie zum Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine mit Kompressionszündung oder eine Magerverbrennungskraftmaschine.
  • Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 hat einen Digitalcomputer und weist einen Nur-Lesespeicher (ROM) 42, einen Direktzugriffspeicher (RAM) 43, eine zentrale Verarbeitungseinheit 44 (CPU), einen Eingabebaustein 45 und einen Ausgabebaustein 46 auf.
  • Der Drucksensor 28 wird über einen entsprechenden A-D-Umwandler 47 in den Eingabebaustein 45 eingegeben. Der stromaufwärts liegende Temperatursensor 20 wird über einen entsprechenden A-D- Umwandler 48 in den Eingabebaustein 45 eingegeben. Der stromabwärts liegende Temperatursensor 34 wird über einen entsprechenden A-D-Umwandler 49 in den Eingabebaustein 45 eingegeben. Die Kraftmaschine weist einen Kurbelwinkelsensor 30 auf, um ein Ausgabesignal alle 30 Grad einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Kraftmaschinenkörpers 1 zu erzeugen. Der Kurbelwinkelsensor 30 wird direkt in den Eingabebaustein 45 eingegeben. Die Kraftmaschinendrehzahl wird auf Grundlage des Ausgabesignals des Kurbelwinkelsensors 30 berechnet.
  • Der Ausgabebaustein 46 ist mit dem HC-Zuführventil 19 über einen Treiber 50 verbunden.
  • Der Katalysator 17 reinigt NOx bei einem höheren Verhältnis als ein vorbestimmtes Verhältnis, wenn sich die Katalysatortemperatur innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs befindet. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 liegt der vorbestimmte Temperaturbereich W des ersten Ausführungsbeispiels zwischen einer niedrigsten Temperatur oder Wert T&sub1; und einer höchsten Temperatur oder Wert T&sub2;. Das Reinigungsverhältnis des Katalysators 17 ist höher als die Hälfte des höchsten Reinigungsverhältnisses des Katalysators 17, d. h. in dem ersten Ausführungsbeispiel, höher als ungefähr 25% wenn sich die Katalysatortemperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs W befindet. Bevorzugterweise ist das Reinigungsverhältnis des Katalysators 17 höher als ungefähr 35%, wenn sich die Katalysatortemperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs W befindet.
  • Die niedrigste Temperatur T&sub1; ist niedriger als eine geeignete Temperatur Tm. Der Katalysator 17 reinigt NOx bei dem höchsten Verhältnis, wenn die Katalysatortemperatur die geeignete Temperatur Tm ist. Die höchste Temperatur T&sub2; ist höher als die niedrigste Temperatur T&sub1;. Bevorzugterweise ist die höchste Temperatur T&sub2; höher als die geeignete Temperatur Tm.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird das HC-Zuführventil 19 für eine erste vorbestimmte Öffnungszeitspanne tv&sub1; geöffnet, um eine erste Menge M&sub1; von HC zu dem Katalysator 17 zu zuführen, wenn die Katalysatortemperatur in einer ersten Bedingung C&sub1; ist, in der die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur TU niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereichs W ist und die stromabwärts liegende Katalysatortemperatur TD gleich oder höher als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereichs W ist. Die erste Menge M&sub1; des in der ersten Bedingung C&sub1; zugeführten HC reagiert mit NOx für eine erste Zeitspanne t&sub1;, um das NOx zu reinigen.
  • Andererseits wird das HC-Zuführventil 19 für eine zweite vorbestimmte Öffnungszeitspanne tv&sub2; geöffnet, um eine zweite Menge M&sub2; von HC zu dem Katalysator 17 zu zuführen, wenn die Katalysatortemperatur in einer zweiten Bedingung C&sub2; ist, in der die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur TU innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs W liegt oder in der die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur TU höher als die höchste Temperatur T&sub2; ist und die stromabwärts liegende Katalysatortemperatur TD niedriger als die höchste Temperatur T&sub2; ist. Wenn die stromaufwärts liegende Temperatur TU höher als die höchste Temperatur T&sub2; ist und die stromabwärts liegende Temperatur TD höher als die höchste Temperatur T&sub2; ist, wird das HC-Zuführventil 19 geschlossen, bis die Katalysatortemperatur die erste oder zweite Bedingung C&sub1; oder C&sub2; wird. Wenn ferner die stromaufwärts liegende Temperatur TU niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; ist und die stromabwärts liegende Temperatur TD niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; ist, wird das HC-Zuführventil 19 geschlossen, bis die Katalysatortemperatur die erste oder zweite Bedingung C&sub1; oder C&sub2; wird. Die zweite Menge M&sub2; des in der zweiten Bedingung C&sub2; zugeführten HC reagiert mit NOx für eine zweite Zeitspanne t&sub2;, um NOx zu reinigen.
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Zeitspanne t&sub1; größer als die zweite Zeitspanne t&sub2; und die erste Menge M&sub1; ist größer als die zweite Menge M&sub2;. Ein Messen der Katalysatortemperatur wird durchgeführt, unmittelbar bevor die erste Zeitspanne t&sub1; oder die zweite Zeitspanne t&sub2; verstrichen ist. Dann wird die Menge von zu dem Katalysator 17 zu zuführendem HC auf der Grundlage der Katalysatortemperatur bestimmt.
  • Eine Zuführsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Eine Katalysatortemperatur wird zu einer Zeit t&sub1;-α unmittelbar vor einer Zuführzeitgebung ti&sub1; gemessen. Da die Katalysatortemperatur in der ersten Bedingung C&sub1; ist, wird die erste Menge M&sub1; des HC zu dem Katalysator 17 zugeführt. Der Faktor α ist eine infinitesimale Zeit. Dann wird zu einer Zeit t&sub2;-α unmittelbar vor einer Zuführzeitgebung ti&sub2; eine Katalysatortemperatur gemessen. Die Zuführzeitgebung ti&sub2; ist die Zeit, in der die erste Zeitspanne t&sub1; verstrichen ist. Da die Katalysatortemperatur in der zweiten Bedingung C&sub2; ist, wird die zweite Menge M&sub2; des HC zu dem Katalysator 17 zugeführt. Ferner wird bei einer Zeit t&sub3;-α unmittelbar vor einer Zuführzeitgebung ti&sub3; eine Katalysatortemperatur gemessen. Die Zuführzeitgebung ti&sub3; ist die Zeit, wenn die zweite Zeitspanne t&sub2; verstrichen ist. Da die Katalysatortemperatur in der ersten Bedingung C&sub1; ist, wird die erste Menge M&sub1; des HC zu dem Katalysator 17 zugeführt. Gemäß dem vorstehenden Vorgang wird eine zu dem Katalysator 17 zu zuführende Menge HC bestimmt.
  • Die Menge von zu dem Katalysator 17 zu zuführendem HC wird auf der Grundlage einer Menge von NOx in dem Abgas bestimmt. Die Menge von dem NOx in dem Abgas wird nachstehend geschätzt. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl N ansteigt, steigt die Menge von von der Kraftmaschine pro Zeiteinheit ausgelassenem Abgas an. Daher steigt die Menge von von der Kraftmaschine pro Zeiteinheit abgelassenem NOx an, wenn die Kraftmaschinendrehzahl N ansteigt.
  • Da ferner die Kraftmaschinenlast ansteigt, steigen der absolute Druck PM in dem Zwischenbehälter 10 und die Verbrennungstemperatur in den Verbrennungskammern an.
  • Daher steigt die Menge des Abgases, d. h. die Menge des von der Kraftmaschine pro Zeiteinheit ausgelassenen NOx an, wenn die Kraftmaschinenlast ansteigt. Fig. 4 zeigt ein durch Versuche erhaltenes Verhältnis zwischen der Menge des pro Zeiteinheit von der Kraftmaschine ausgelassenen NOx dem absoluten Druck PM in dem Zwischenbehälter 10 und der Kraftmaschinendrehzahl N. In Fig. 4 zeigt jede Kurve die gleiche Menge des NOx. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 steigt die Menge des pro Zeiteinheit von der Kraftmaschine ausgelassenen NOx an, wenn der absolute Druck PM in dem Zwischenbehälter 10 oder die Kraftmaschinendrehzahl N ansteigt. Die in Fig. 4 gezeigten Daten werden in dem ROM 42 in der Form einer in Fig. 5 gezeigten Abbildung gespeichert.
  • Die Menge von zu dem Katalysator 17 zugeführtem HC bei einem Einspritzvorgang wird in so einer Weise bestimmt, dass das meiste des HC mit dem NOx in den Katalysator 17 reagieren kann.
  • Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm einer HC-Zuführsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei Schritt 610 wird beurteilt, ob ein Merker F den Wert "1" hat (F = 1). Wenn F = 1 ist, schreitet die Routine zu Schritt 612 vor. Wenn andererseits F ≠ 1 ist, schreitet die Routine zu Schritt 116 vor.
  • Bei Schritt 612 wird beurteilt, ob eine Zeit t&sub1;-α verstrichen ist. Wenn die Zeit t&sub1;-α verstrichen ist, schreitet die Routine zu Schritt 614 vor. Wenn andererseits die Zeit t&sub1;-α nicht verstrichen ist, wird der Verarbeitungsdurchlauf beendet.
  • Bei Schritt 616 wird beurteilt, ob eine Zeit t&sub2;-α verstrichen ist. Wenn die t&sub2;-α verstrichen ist, schreitet die Routine zu Schritt 614 vor. Wenn andererseits die Zeit t&sub2;-α nicht verstrichen ist, wird der Verarbeitungsdurchlauf beendet.
  • Bei Schritt 614 wird beurteilt, ob die aufwärts liegende Katalysatortemperatur TU niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist (TU < T&sub1;). Wenn TU < T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 618 vor. Wenn andererseits TU > T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 620a vor.
  • Bei Schritt 618 wird beurteilt, ob die stromabwärts liegende Katalysatortemperatur TD gleich oder höher als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist (TD &ge; T&sub1;). Wenn TD &ge; T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 620 vor, in dem das HC-Zuführventil für eine erste vorbestimmte Zeitdauer tv&sub1; geöffnet wird und dann schreitet die Routine zu Schritt 622 vor, bei dem "1" in den Merker F eingegeben wird und der Verarbeitungsdurchlauf wird beendet. Wenn TD < T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 620c vor. Bei Schritt 620a wird beurteilt, ob die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur TU höher als die höchste Temperatur T&sub2; des vorbestimmten Temperaturbereichs W ist (TU &ge; T&sub2;). Wenn TU > T&sub2; ist, schreitet die Routine zu Schritt 620b vor. Wenn andererseits TU < T&sub2; ist, schreitet die Routine zu Schritt 624 vor.
  • Bei Schritt 620b wird beurteilt, ob die stromabwärts liegende Katalysatortemperatur TD höher als die höchste Temperatur T&sub2; des vorbestimmten Temperaturbereichs W ist (TD > T&sub2;). Wenn TD > T&sub2; ist, schreitet die Routine zu Schritt 620c vor. Bei Schritt 620c wird das HC-Zuführventil geschlossen und der Verarbeitungsdurchlauf wird beendet. Wenn andererseits bei Schritt 620b TD &le; T&sub2; ist, schreitet die Routine zu Schritt 624 vor.
  • Bei Schritt 624 wird das HC--Zuführventil für die zweite vorbestimmte Zeitspanne tv&sub2; geöffnet und dann schreitet die Routine zu Schritt 626 vor, bei dem der Wert "0" in den Merker F eingegeben wird und der Verarbeitungsdurchlauf wird beendet.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann das bei der ersten Bedingung C&sub1; zu dem Katalysator 17 zugeführte HC kaum mit dem NOx an dem stromaufwärts liegenden Ende 20 des Katalysators 17 reagieren, da die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur niedriger als die niedrigste Temperatur des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist und daher ist das HC nicht aktiviert oder gasförmig um das an dem Katalysator 17 getragene katalytische Metall. Die wesentliche Menge des HC kann die Reduktionsreaktion mit NO&sub2; und O&sub2; in dem Abgas kaum durchführen und wird an dem stromaufwärts liegenden Ende 20 des Katalysators 17 adsorbiert. Ferner wird eine Dichte des O&sub2; in dem Abgas bei einem hohen Niveau gehalten, da das HC das O&sub2; nicht reduziert. Daher wird das NO in dem Abgas durch O&sub2; in dem Abgas zu NO&sub2; um das stromaufwärts liegende Ende 20 des Katalysators 17 herum oxidiert.
  • Das an dem stromaufwärts liegenden Ende 20 des Katalysators 17 adsorbierte HC bewegt sich entlang der Strömungsrichtung des Abgases in Richtung des stromabwärts liegenden Endes 24 des Katalysators 17. Das HC kann NO&sub2; mit an dem stromaufwärts liegenden Ende 20 des Katalysators 17 reduziertem NO&sub2; zu N&sub2; an einem Abschnitt des Katalysators 17 reduzieren, dessen Temperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches W liegt.
  • Die vorstehende Reaktion wird für die erste vorbestimmte Zeitspanne t&sub1; fortgeführt. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann das NO in dem Abgas gereinigt werden und das Reinigungsverhältnis des Katalysators 17 wird bei einem hohen Niveau gehalten.
  • Andererseits reagiert das bei der zweiten Bedingung C&sub2; zu dem Katalysator 17 zugeführte HC mit NOx bei dem Reinigungsverhältnis, das im Allgemeinen gleich mit dem des ersten Katalysators ist.
  • Fig. 7 zeigt die Abgasreinigungsvorrichtung der Kraftmaschine gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Kühlvorrichtung 22 als Kühleinrichtung innerhalb des stromaufwärts liegenden Endes 20 des Katalysators 17 angeordnet, um das stromaufwärts liegende Ende 20 des Katalysators 17 zu kühlen. Ferner ist eine Erwärmungsvorrichtung 26 als Erwärmungseinrichtung innerhalb des stromabwärts liegenden Endes 24 des Katalysators 17 angeordnet, um das stromabwärts liegende Ende des Katalysators 17 zu erwärmen. Die Kühlvorrichtung 22 kann das stromaufwärts liegende Ende des Katalysators 17 durch Luft oder durch Wasser kühlen. Die Erwärmungsvorrichtung 26 kann ein elektrisches Heizgerät sein.
  • Die Bestandteile des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, die anders als die vorstehend beschriebene ist, sind die selben wie die im ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
  • Eine Zuführsteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 erklärt. Eine Katalysatortemperatur wird bei einer Zeit t&sub1;-&alpha; unmittelbar vor einer Zuführzeitgebung ti&sub1; gemessen. Wenn die Katalysatortemperatur in der ersten Bedingung C&sub1; ist, wird die dritte Menge M&sub3; des HC zu dem Katalysator 17 zugeführt. Wenn andererseits die Katalysatortemperatur nicht in der ersten Bedingung C&sub1; ist, wird das HC- Zuführventil 19 daran gestoppt, HC zu dem Katalysator 17 zu zuführen und die Kühl- und Erwärmungsvorrichtungen 22 und 26 werden aktiviert, so dass die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist und die stromabwärts liegenden Katalysatortemperatur gleich oder höher als die niedrigste Temperatur T&sub1; in dem vorbestimmten Temperaturbereich W ist.
  • Die dritte Menge M&sub3; des bei einem Einspritzvorgang zu dem Katalysator 17 zugeführten HC wird in so einer Weise bestimmt, dass das Meiste des HC mit NOx in dem Katalysator 17 reagieren kann. Ferner ist die dritte Menge M&sub3; des HC so eingestellt, dass die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur einen Kühleffekt von HC niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W durch wird.
  • Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm einer HC-Zuführsteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei Schritt 810 wird beurteilt, ob die Zeit t&sub3;-&alpha; verstrichen ist. Wenn die Zeit t&sub3;-&alpha; verstrichen ist, schreitet die Routine zu Schritt 812 vor. Wenn andererseits die Zeit t&sub3;-&alpha; nicht verstrichen ist, wird der Verarbeitungsdurchlauf beendet.
  • Bei Schritt 812 wird beurteilt, ob die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur TU niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist (TU < T&sub1;). Wenn TU < T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 814 vor. Wenn andererseits TU &ge; T&sub1; ist, wird der Verarbeitungsdurchlauf beendet.
  • Bei Schritt 814 wird beurteilt, ob die stromabwärts liegende Katalysatortemperatur TD gleich oder höher als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist (TD &ge; T&sub1;). Wenn TD &ge; T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 816 vor, in dem das HC-Zuführventil für eine dritte vorbestimmte Zeitspanne tv&sub3; geöffnet wird und der Verarbeitungsdurchlauf wird beendet. Wenn andererseits TD < T&sub1; ist, wird der Verarbeitungsdurchlauf beendet.
  • Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Katalysatortemperatursteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei Schritt 1010 wird beurteilt, ob die stromaufwärts liegende Katalysatortemperatur TU gleich oder höher als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist (TU &ge; T&sub1;). Wenn TU &ge; T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 1012 vor, in dem die Kühlvorrichtung angeschalten wird und die Routine schreitet zu Schritt 1016 vor. Wenn TU &ge; T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 1014 vor, in dem die Kühlvorrichtung 22 ausgeschaltet wird und die Routine schreitet zu Schritt 1016 vor.
  • Bei Schritt 1016 wird beurteilt, ob die stromabwärts liegende Katalysatortemperatur TD niedriger als die niedrigste Temperatur T&sub1; des vorbestimmten Temperaturbereiches W ist (TD < T&sub1;). Wenn TD < T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 1018 vor, in dem die Erwärmungsvorrichtung 26 angeschalten wird und der Verarbeitungsdurchlauf wird beendet. Wenn andererseits TU &ge; T&sub1; ist, schreitet die Routine zu Schritt 1020 vor, in dem die Erwärmungsvorrichtung 26 ausgeschaltet wird und der Verarbeitungsdurchlauf wird beendet.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die HC-Zuführsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel angewandt werden kann. Ferner kann die Erfindung auf einen Katalysator angewandt werden, in dem NOx in dem Katalysator in einer Umgebungsluft mit einem Übermaß an O&sub2; adsorbiert wird und das absorbierte NOx von dem Katalysator ausgelassen wird, um mit HC in einer Umgebungsluft mit zum Reinigen von NOx ausreichendem HC reagieren kann.

Claims (9)

1. Abgasreinigungsvorrichtung einer Kraftmaschine mit einem Abgasdurchlass (16), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Katalysator (17), der in dem Abgasdurchlass (16) zum Reinigen von NOx mit einem Reduktionsmittel angeordnet ist, wobei ein Reinigungsverhältnis des NOx durch den Katalysator (17) größer als ein vorbestimmtes Verhältnis wird, wenn eine Temperatur des Katalysators (17) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches (T&sub1;-T&sub2;) liegt;
Zuführeinrichtungen (19), die eine vorbestimmte Menge eines Reduktionsmittels zu dem Katalysator (17) zuführen; gekennzeichnet durch
Erhöhungseinrichtungen, die die Menge des zu dem Katalysator zuzuführenden Reduktionsmittels erhöhen, wenn eine Temperatur eines stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators (17) niedriger als ein niedrigster Wert (T&sub1;) des vorbestimmten Temperaturbereiches ist und eine Temperatur eines stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators (17) höher als der niedrigste Wert (T&sub1;) ist.
2. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Temperatursteuereinrichtungen zum Steuern einer Temperatur des Katalysators (17) vorgesehen sind, um die Temperatur des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators (17) zu einer Temperatur zu machen, die niedriger als der niedrigste Wert (T&sub1;) des vorbestimmten Temperaturbereiches ist und um die Temperatur eines stromabwärts liegenden Endes des Katalysators (17) zu einer Temperatur zu machen, die höher als der niedrigste Wert (T&sub1;) ist.
3. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei Kühleinrichtungen (22) zum Kühlen des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators (17) vorgesehen sind, Erwärmungseinrichtungen (26) zum Erwärmen des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators (17) vorgesehen sind, und die Temperatursteuereinrichtungen die Kühleinrichtung (22) und die Erwärmungseinrichtung (26) steuern, um die Temperatur des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators (17) zu einer Temperatur zu machen, die niedriger als der niedrigste Wert (T&sub1;) des vorbestimmten Temperaturbereiches ist und um die Temperatur des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators (17) zu einer Temperatur zu machen, die höher als der niedrigste Wert (T&sub1;) ist.
4. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Verhältnis um ungefähr 25% höher als die Hälfte des höchsten Reinigungsverhältnisses des Katalysators (17) innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches (T&sub1;-T&sub2;) ist.
5. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das vorbestimmte Verhältnis um ungefähr 35% höher als die Hälfte des höchsten Reinigungsverhältnisses des Katalysators (17) innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches (T&sub1;-T&sub2;) ist.
6. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Kühleinrichtungen (22) das stromaufwärts liegende Ende des Katalysators (17) durch Luft kühlen.
7. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Kühleinrichtungen (22) das stromaufwärts liegende Ende des Katalysators (17) durch Wasser kühlen.
8. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Kühleinrichtungen (22) innerhalb des stromaufwärts liegenden Endes des Katalysators (17) angeordnet sind.
9. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Erwärmungseinrichtungen (26) innerhalb des stromabwärts liegenden Endes des Katalysators (17) angeordnet sind.
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