DE69815611T2 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine innere Verbrennungskraftmaschine.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Abgasreinigungsvorrichtungen unter Verwendung von Katalysatoren zum Absorbieren und Reduzieren von NOx sind in der Technik bekannt. Ein Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbiert im Abgas enthaltenes NOx, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases mager ist, und setzt das absorbierte NOx frei und reduziert das freigesetzte NOx in dem in den Katalysator strömenden Abgas, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases stöchiometrisch oder fett ist (In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases" das dem Motor und der Abgasleitung oberhalb eines bestimmten Punktes zugeführte Mengenverhältnis von Luft und Kraftstoff). Bei dieser Art Abgasreinigungsvorrichtung wird ein Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in die Abgasleitung einer inneren Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, der das NOx des Abgases absorbiert, wenn der Motor bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, sodass das NOx aus dem Abgas beseitigt wird. Ferner wird der Motor, um eine Sättigung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch absorbiertes NOx zu verhindern, eine kurze Zeit lang mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben, nachdem er eine vorbestimmte Zeit lang bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wurde. Wenn der Motor mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, strömt Abgas mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, und das im Katalysator absorbierte NOx wird freigesetzt und reduziert. Somit wird das NOx nicht in die Atmosphäre abgegeben.
  • Die NOx-Absorptionskapazität eines Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx nimmt jedoch mit zunehmendem Verschleiß des Katalysators ab. Wenn der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in einem bestimmten Grade abgenutzt ist, absorbiert er deshalb das im Abgas enthaltene NOx bis zum Erreichen seiner maximalen Absorptionskapazität (d. h., der Katalysator ist durch das absorbierte NOx gesättigt), bevor der Betrieb des Motors mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis erfolgt. In diesem Fall durchströmt das NOx des Abgases den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, ohne in diesem absorbiert zu werden, und wird in die Atmosphäre abgegeben. Daher ist es wichtig festzustellen, ob der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx abgenutzt ist.
  • Bisher sind verschiedene Abgasreinigungsvorrichtungen vorgeschlagen worden, die Mittel zur Bestimmung des Verschleißes des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx aufweisen. Ein Beispiel dieser Art Abgasreinigungsvorrichtung wird in der ungeprüften Japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 8-232644 beschrieben. Die Vorrichtung in der Patentanmeldung '644 ist mit einem Sensor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ausgestattet, der hinter dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in der Abgasleitung angebracht ist und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator strömenden Abgases ermittelt. Die Vorrichtung bestimmt den Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx anhand der durch den Sensor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelten Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Insbesondere führt die Vorrichtung der Patentanmeldung '644 dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx während einer Zeitspanne Abgas mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu, die ausreicht, damit der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx das NOx des Abgases bis zu seiner Maximalkapazität absorbiert. Nach der Sättigung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch das absorbierte NOx wechselt die Vorrichtung in der Patentanmeldung '644 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx strömenden Abgases von mager nach fett und bestimmt den Verschleißgrad des Katalysators anhand der seit dem Umschalten des in den Katalysator strömenden Abgases auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bis zum Erreichen des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verstrichenen Zeit.
  • Das durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierte NOx wird wie oben erläutert freigesetzt, wenn dem Katalysator ein Abgas mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeführt wird. Das freigesetzte NOx wird durch Reaktion mit dem in dem Abgas mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis enthaltenen HC und CO reduziert. Mit anderen Worten, HC und CO im Abgas werden durch das vom Katalysator freigesetzte NOx oxidiert. Daher wird das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des durch den Katalysator tretenden Abgases durch diese Oxidation nach der mageren Seite verschoben, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator herausströmenden Abgases wird magerer als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator hineinströmenden Abgases. In diesem Fall erreicht die Atmosphäre des Katalysators etwa das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis (im praktischen Betrieb ein geringfügig höheres (niedrigeres) Luft/Kraftstoff-Verhältnis als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis), wenn der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx das absorbierte NOx freisetzt, da das Freisetzen von NOx beendet wird, sobald die Atmosphäre des Katalysators magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird. Daher wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx strömenden Abgases beim Freisetzen des absorbierten NOx aus dem Katalysator etwa beim stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gehalten, obwohl das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator hineinströmende Abgases fett ist. Da die Oxidation von HC und CO des Abgases durch das freigesetzte NOx beendet wird, sobald der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx das absorbierte NOx vollständig freigesetzt hat, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus dem Katalysator strömenden Abgases gleich dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator hineinströmenden Abgases, d. h. ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
  • Das bedeutet, dass die seit dem Wechsel des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des zuströmenden Abgases (d. h. des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des in den Katalysator einströmenden Abgases) zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis bis zum Erreichen eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im abströmenden Abgas (d. h. des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des aus dem Katalysator strömenden Abgases) verstrichene Zeit der Menge des in dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx gespeicherten NOx proportional ist.
  • Die Vorrichtung in der Patentanmeldung '644 wechselt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von mager nach fett, nachdem der Katalysator seine maximale NOx-Absorptionskapazität erreicht hat und misst die Zeitspanne, die das magere Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases bis zum Erreichen eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses benötigt. Daher entspricht diese gemessene Zeitspanne einer aktuellen maximalen NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx und kann zur Bestimmung des Ausmaßes der Verringerung der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators verwendet werden.
  • In der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 94-17291 wird eine der Patentanmeldung '644 ähnliche Abgasreinigungsvorrichtung beschrieben. Die Vorrichtung in der Patentanmeldung '291 ist ebenfalls mit einem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in der Abgasleitung einer inneren Verbrennungskraftmaschine und einem in der Abgasleitung nach dem Katalysator angeordneten Sensor zur Ermittlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgestattet. Wenn der Motor eine vorgegebene Zeit lang bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben worden ist, schaltet die Vorrichtung der Patentanmeldung '291 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis um, um das absorbierte NOx aus dem Katalysator freizusetzen. Der Betrieb des Motors mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird so lange beibehalten, bis das durch den Sensor ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett geworden ist. Wenn das ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett wird, beendet die Vorrichtung den Betrieb des Motors mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und kehrt zum Betrieb des Motors mit dem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zurück. Das heißt, die Vorrichtung in der Patentanmeldung' 291 ermittelt, ob sämtliches absorbiertes NOx freigesetzt worden ist, wenn das aus dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx strömende Abgas ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis annimmt. Ferner bestimmt die Vorrichtung in der Patentanmeldung '291 auch das Ausmaß der Verringerung der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx anhand der Zeitspanne, die für das Erreichen eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des aus dem Katalysator strömenden Abgases benötigt wird.
  • Obwohl die Vorrichtung in der Patentanmeldung '291 den Betrieb des Motors mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis beendet, sobald der Sensor ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt, kann die Abgasemission dadurch verschlechtert werden. Da das aus dem Motor kommende Abgas den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erst nach einer bestimmten Zeitspanne erreicht, die für das Durchlaufen der Abgasleitung erforderlich ist, erreicht ein Abgas mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis den Katalysator nicht sofort, nachdem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb auf mager umgeschaltet worden ist. Daher wird bei der Vorrichtung in der Patentanmeldung '291 dem Katalysator selbst dann noch ein Abgas mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeführt, wenn dieser das absorbierte NOx bereits vollständig freigesetzt hat. Da in diesem Fall aus dem Katalysator kein NOx freigesetzt wird, tritt das Abgas mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einem Gehalt an HC und CO durch den Katalysator hindurch, und im Abgas enthaltenes HC und CO wird in die Atmosphäre abgegeben. Ferner bestimmt die Vorrichtung der Patentanmeldung '291 die NOx- Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx anhand der Zeitspanne, die vom Umschalten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Motorbetrieb auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bis zum Erreichen eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des abströmenden Abgases benötigt wird. In dieser Zeitspanne ist jene Zeit enthalten, die das Abgas für die Strecke zwischen dem Motor und dem Katalysator benötigt. Die für die Strecke zwischen dem Motor und dem Katalysator benötigte Laufzeit des Abgases ändert sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen (zum Beispiel von der Geschwindigkeit des Abgases in der Abgasleitung). Wenn die Verringerung der NOx-Absorptionskapazität anhand der Zeitspanne bestimmt wird, die das abströmende Abgas für den Wechsel von mager nach fett benötigt, nachdem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet worden ist, kann die Verringerung der NOx-Absorptionskapazität deshalb nicht genau bestimmt werden.
  • Zu einem ähnlichen Problem kommt es in der Vorrichtung der Patentanmeldung '644, da die Vorrichtung die Verringerung der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ebenfalls anhand der Zeitspanne bestimmt, die benötigt wird, bis das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases nach dem Umschalten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Motorbetrieb auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett wird.
  • Ferner kann eine Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx einschließlich seiner Oxidations- und Reduktionsfähigkeit sowie der NOx-Absorptionskapazität durch die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht bestimmt werden, selbst die NOx-Absorptionskapazität genau bestimmt wird. Der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx wirkt, wie später erläutert wird, auch als Oxidations- und Reduktionskatalysator, wobei diese Fähigkeit die Reduktion von NOx und die Oxidation von HC und CO stark beeinflusst. Wenn die Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als Katalysator zum Oxidieren und Reduzieren von NOx abnimmt, tritt das NOx im Abgas durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx hindurch, ohne reduziert zu werden, obwohl dessen NOx-Absorptionskapazität nicht abgenommen hat. Daher ist es erforderlich, sowohl die Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als Oxidations- und Reduktionskatalysator als auch dessen NOx-Absorptionskapazität zu bestimmen.
  • Schließlich wird in EP-A-690 213 ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes eines Katalysators durch Messen eines Spitzenwertes des Ausgabesignals eines nach dem Katalysator angeordneten Sauerstoffkonzentrations-Sensors vorgeschlagen, wenn sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator austretenden Abgases als Reaktion auf eine Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des in den Katalysator eintretenden Abgases ändert.
  • In diesem Dokument wird ferner offengelegt, dass die Länge der Zeitspannen, während denen ein Dreiwegekatalysator ein austretendes Abgas mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis erzeugt, nachdem das eintretende Abgas von mager auf fett oder von fett auf mager umgeschaltet wurde, einen Hinweis auf die Sauerstoffspeicherkapazität und den Verschleiß des Katalysators darstellt.
  • ÜBERRBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Angesichts der oben dargestellten Probleme des Standes der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Fähigkeit eines Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als Oxidations- und Reduktionskatalysator sowie die NOx-Absorptionskapazität zu bestimmen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Abwandlungen werden in den Anspruchen 2 und 3 beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung ist durch die folgende Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, bei denen:
  • 1 schematisch eine Ausführungsart der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn diese auf eine innere Verbrennungskraftmaschine eines Automobils angewendet wird;
  • 2(A) und 2(B) Diagramme sind, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Bestimmung der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutern;
  • 3(A) und 3(B) Diagramme sind, die ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Bestimmung der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutern;
  • 4 eine typische Änderung der Menge des in dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx je Zeiteinheit in Abhängigkeit von der Menge des in dem Katalysator absorbierten NOx zeigt;
  • 5(A) und 5(B) Diagramme sind, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Bestimmung der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als Oxidations- und Reduktionskatalysator erläutern;
  • 6 ein Ablaufdiagramm eines Teils des Bewertungsvorgangs der Wirkung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ist;
  • 7 ein Ablaufdiagramm eines Teil des Bewertungsvorgangs der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ist ;
  • 8 ein Diagramm ist, das die Werte eines Temperaturkorrekturfaktors zeigt, der bei dem Vorgang in 7 verwendet wird;
  • 9 ein Diagramm ist, das die Werte eines Korrekturfaktors für die Durchflussmenge ist, der bei dem Vorgang in 7 verwendet wird;
  • 10 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Teil des Bewertungsvorgangs der Wirkung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert;
  • 11 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Teil des Bewertungsvorgangs der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert;
  • 12 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Teil des Bewertungsvorgangs der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert;
  • 13 schematisch eine weitere Ausführungsart der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 14(A) und 14(B) Diagramme sind, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Bestimmung des Abnutzungsgrades des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutern;
  • 15 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Beispiel des Bewertungsvorgangs des Abnutzungsgrades des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert;
  • 16 ein Ablaufdiagramm ist, das die Berechnung der Referenzzeit für den kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis erläutert;
  • 17 ein Diagramm ist, das die Änderung der Referenzzeit für den kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von der Änderung des Betriebszustandes des Motors veranschaulicht;
  • 18 ein Diagramm ist, das den Zusammenhang zwischen dem Wirkungsgrad der NOx-Reinigung eines Gesamtsystems und dem Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert;
  • 19 ein Ablaufdiagramm ist, das ein weitere Beispiel des Bewertungsvorgangs des Abnutzungsgrades des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert;
  • die 20 und 21 Ablaufdiagramme sind, die ein Beispiel der Regenerierungsoperation des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutern.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSART
  • Im Folgenden werden unter Bezug auf die 1 bis 21 Ausführungsarten der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • 1 ist eine Zeichnung, die schematisch die allgemeine Anordnung einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung in Anwendung auf eine innere Verbrennungskraftmaschine für ein Automobil darstellt.
  • In 1 stellt die Bezugsnummer 1 eine innere Verbrennungskraftmaschine für ein Automobil dar. Bei dieser Ausführungsart ist der Motor 1 eine innere Verbrennungskraftmaschine (bei dieser Ausführungsart ist der Motor ein Viertakt-Vierzylindermotor mit den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4). Bei dieser Ausführungsart bilden die Zylinder des Motors, die nicht in der Zündreihenfolge angeordnet sind, zwei Zylindergruppen, und jede Zylindergruppe ist mit einer gesonderten Abgaszweigleitung verbunden. Der Motor 1 hat die Zündreihenfolge 1-3-4-2, wobei die Zylinder Nr. 1 und Nr. 4 über einen Abgaskrümmer 21a mit einer Abgaszweigleitung 22a und die Zylinder Nr. 2 und Nr. 3 über einen Abgaskrümmer 21b mit einer Abgaszweigleitung 22b verbunden. In der jeweiligen Abgaszweigleitung sind Dreiwegekatalysatoren 5a und 5b mit relativ geringen Kapazitäten angeordnet. Die Dreiwegekatalysatoren 5a und 5b sind in der Lage, drei Schadstoffe CO, HC und NOx aus dem Abgas zu beseitigen, während das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in die Katalysatoren 5a und 5b strömenden Abgases in einem engen Bereich um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnisses herum liegt. Die Dreiwegekatalysatoren 5a und 5b sind in der Lage, im Abgas enthaltenes NOx zu reduzieren, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases unter dem oben genannten Bereich liegt (d. h., wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett ist), und sind in der Lage, HC und CO im Abgas zu oxidieren, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases über dem oben genannten Bereich liegt (d. h., wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist). Die Abgaszweigleitungen 22a und 22b werden nach den Dreiwegekatalysatoren 5a und 5b zu einer gemeinsamen Abgasleitung 2 zusammengeführt. In der gemeinsamen Abgasleitung 2 ist ein Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx angeordnet. Der Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx wird später eingehend erläutert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart werden am Eingang bzw. am Ausgang des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ein Sensor 31 für das Zustrom-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und ein Sensor 33 für das Abstrom-Luft/Kraftstoff-Verhältnis angebracht. Die Sensoren 31 und 33 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis sind lineare Sensoren für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die ununterbrochen Ausgangssignale erzeugen, welche direkt mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases korrelieren.
  • Die Bezugszahl 30 in 1 bezeichnet eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit, ECU) des Motors 1. Die ECU 30 kann als Mikrocomputer eines bekannten Typs aufgebaut sein, der einen Nur-Lese-Speicher (read-only memory, ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (random-access memory, RAM), einen Mikroprozessor (central processing unit, CPU) und Eingabe/Ausgabe-Anschlüssen, die alle über einen bidirektionalen Bus miteinander verbunden sind, enthält. Die ECU 30 führt die Grundsteuerung des Motors 1 wie die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung durch. Ferner führt die ECU 30 bei dieser Ausführungsart die Funktionen verschiedener in den Ansprüchen aufgeführter Mittel wie beispielsweise des Mittels zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und des Bewertungsmittels aus.
  • Zur Ausführung dieser Steuerfunktionen werden Signale von den Sensoren 31 und 33 für das Zustrom-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und das Abstrom-Luft/Kraftstoff-Verhältnis über einen (nicht gezeigten) Analog-Digital-Umsetzer zum Eingangs der ECU 30 geliefert. Ferner werden von verschiedenen (nicht gezeigten) Sensoren Signale zum Eingang geliefert, die den Betriebszustand des Motors darstellen, wie beispielsweise die Drehzahl des Motors 1 und den Eingangsluftdruck. Der Ausgang der ECU 30 ist mit den Kraftstoffeinspritzventilen und den Zündkerzen der jeweiligen Zylinder des Motors verbunden, um die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, den zeitlichen Verlauf der Kraftstoffeinspritzung und die Zündzeitpunkte des Motors 1 zu steuern.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart arbeitet die ECU 30 des Motors 1 im Normalbetrieb (d. h., wenn der Bewertungsvorgang der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx nicht durchgeführt wird) zum größten Teil bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und führt periodisch kurzzeitige Anreicherungen durch, um den Motor 1 kurzzeitig mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu betreiben.
  • Ferner ändert die ECU 30 beim Bewertungsvorgang der Fähigkeit des Katalysators das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem vorgegebenen fetten Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und kehrt nach dem Aufrechterhalten des fetten Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses über einen vorgegebenen Zeitraum wieder zu einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zurück.
  • Als Nächstes wird der Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert.
  • Der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei dieser Ausführungsart umfasst Edelmetalle wie Platin (Pt) und Rhodium (Rh) sowie mindestens eine Substanz aus der Gruppe der Alkalimetalle wie Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li) und Cäsium (Cs); aus der Gruppe der Erdalkalimetalle wie Barium (Ba) und Calcium (Ca); und aus der Gruppe der Seltenerdmetalle wie Lanthan (La) und Yttrium (Y). Der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbiert NOx (Stickstoffoxid) im Abgas, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases mager ist, und setzt das absorbierte NOx frei, wenn die Sauerstoffkonzentration des durch den Katalysator strömenden Abgases abnimmt.
  • Obwohl der Mechanismus dieser Absorptions- und Freisetzungsoperation des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx gegenwärtig nicht klar ist, wird davon ausgegangen, das der Absorptions- und Freisetzungsoperation der folgende Mechanismus zugrunde liegt. Obgleich der folgende Mechanismus der Absorptions- und Freisetzungsoperation für den Fall erläutert wird, bei dem als Beispiel Platin Pt und Barium Ba verwendet werden, ist anzunehmen, dass auch bei Verwendung anderer Edelmetalle, Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder Seltenerdmetalle ähnliche Mechanismen vorliegen.
  • Wenn nämlich die Sauerstoffkonzentration im Abgas ansteigt, d. h., wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager wird, lagert sich der Sauerstoff O2 des Abgases an der Oberfläche des Platins Pt in Form von O2 – oder O2– ab. NO im Abgas reagiert mit O2 – oder O2– auf der Oberfläche des Platins Pt und wird durch die Reaktion 2NO + O2 → 2NO2 zu NO2 umgesetzt. Dann wird das im Abgas befindliche NO2 und das auf dem Platin Pt erzeugte NO2 auf der Oberfläche des Platins Pt weiter oxidiert und in dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbiert, indem es durch das Bariumoxid BaO gebun den und durch dieses in Form von Nitrationen NO3 – aufgenommen wird. Somit wird das NOx des Abgases durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbiert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist.
  • Wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases hingegen abnimmt, d. h., wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases stöchiometrisch oder fett wird, nimmt die Erzeugung von NO2 an der Oberfläche des Platins Pt ab, und die Reaktion verläuft in entgegengesetzter Richtung (NO3 – → NO2), wodurch im Bariumoxid BaO befindliche Nitrationen NO3 – aus dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx freigesetzt werden.
  • In diesem Fall wird das freigesetzte NOx durch diese Komponenten auf dem Platin Pt reduziert, wenn im Abgas eine reduzierende Substanz wie CO oder eine Substanz wie HC und CO2 enthalten ist. Der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx führt die Absorptions- und Freisetzungsoperation des im Abgas enthaltenen NOx durch, indem der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis das im Abgas enthaltene NOx absorbiert und bei einem stöchiometrischen oder mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases das in dem Katalysator enthaltene NOx freisetzt und reduziert.
  • Da der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx das NOx absorbiert und zusammen mit einem Absorbens wie BaO in Form von Salpetersäure speichert, kann der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx kein NOx mehr absorbieren, wenn das Absorbens mit Nitrationen gesättigt ist. Wenn der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx mit Nitrationen gesättigt ist, tritt das im Abgas enthaltene NOx durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx hin durch, ohne absorbiert zu werden und wird in die Atmosphäre abgegeben, obwohl das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist.
  • Deshalb wird, um die Sättigung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx mit dem absorbierten NOx zu verhindern, kurzzeitig ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gefahren, nachdem der Motor eine bestimmte Zeit lang mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wurde. Bei dem kurzzeitigen Betrieb mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb auf fett umgestellt und nach dem kurzzeitigen Betreiben des Motors mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis wieder auf das magere Luft/Kraftstoff-Verhältnis umgestellt. Da das in dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierte NOx während des Betreibens mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis freigesetzt und reduziert wird, kommt es nicht zur Sättigung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch das absorbierte NOx.
  • Bei dieser Ausführungsart erfolgt die kurzzeitige Umstellung auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wenn die Menge des im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx einen vorgegebenen Wert erreicht. In diesem Fall kann die kurzzeitige Umstellung auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erfolgen, nachdem der Motor eine vorgegebene Zeit lang bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wurde, da angenommen wird, dass die Menge des im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx der Zeitdauer des mageren Motorbetriebs proportional ist. Ferner wird davon ausgegangen, dass die Menge des im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx der Menge des durch den Katalysator strömenden Abgases mit dem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis proportio nal ist und die kurzzeitige Umstellung auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erfolgen kann, wenn die Gesamtmenge des in den Katalysator strömenden Abgases einen vorgegebenen Wert erreicht. In diesem Fall kann als Parameter für die Gesamtmenge des Abgases eine Gesamtzahl der Motorumdrehungen dienen, und die kurzzeitige Umstellung auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann erfolgen, wenn die Gesamtzahl der Motorumdrehungen einen vorgegebenen Wert erreicht.
  • Ferner kann der kurzzeitige Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis erfolgen, wenn die Gesamtmenge des NOx des in den Katalysator strömenden Abgases einen vorgegebenen Wert erreicht, da davon ausgegangen wird, dass die Menge des im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx der Gesamtmenge des NOx des in den Katalysator strömenden Abgases proportional ist. In diesem Fall wird die Abhängigkeit der durch den Motor je Zeiteinheit emittierten NOx-Menge (d. h. die NOx-Erzeugungsrate) und dem Betriebszustand des Motors (wie der Motorlast und der Drehzahl) zuvor experimentell ermittelt und im ROM der ECU 30 gespeichert. Während des Motorbetriebs mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet die ECU 30 in vorgegebenen Zeitabständen in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors die NOx-Erzeugungsrate und stellt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kurzzeitig auf fett um, wenn der Gesamtwert der berechneten NOx-Erzeugungsrate einen vorgegebenen Wert erreicht.
  • Bei dieser Ausführungsart werden die Zeitabstände zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels eines der oben erläuterten Verfahren ermittelt.
  • Aus verschiedenen Gründen verschleißt der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx und die NOx- Absorptionskapazität nimmt ab. Wenn der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx beispielsweise einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, werden die Partikel des Absorbens (wie beispielsweise des Bariumoxids BaO) im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch Sintern vergrößert. Mit zunehmender Größe der Absorbenspartikel wird die Fähigkeit des Absorbens beeinträchtigt und die maximale NOx-Absorptionskapazität verringert. Daher ist es zum Verhindern der Sättigung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch das absorbierte NOx erforderlich, die Zeitabstände zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechend dem Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx anzupassen. Somit ist es wichtig, die maximale NOx-Absorptionskapazität (d. h. den Abnutzungsgrad) des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx zu ermitteln.
  • Ferner wird während des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis das aus dem Absorbens freigesetzte NOx auf der Oberfläche der katalytischen Komponenten (wie beispielsweise des Platins Pt) des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx reduziert. Daher tritt das aus dem Absorbens freigesetzte NOx bei verschlechterter Reduktionswirkung der katalytischen Komponenten auch dann durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ohne reduziert zu werden hindurch, wenn sich die Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx nicht verringert hat. Deshalb ist es erforderlich, die Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bezüglich seiner maximalen NOx-Absorptionskapazität und seiner katalytischen Reduktionseigenschaften zu bestimmen, damit kein NOx in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart wird die Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bewertet, indem sowohl die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als auch sein katalytische Reduktionsvermögen nach dem im Folgenden erläuterten Verfahren bewertet werden.
  • Zuerst wird die Bewertung der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert.
  • Bei dieser Ausführungsart wird die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx mittels der beiden folgenden voneinander unabhängigen Verfahren (A) und (B) bewertet. Bei der folgenden Erläuterung bedeuten der Begriff „Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases" das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx einströmenden Abgases und der Begriff „Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases" das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx herausströmenden Abgases.
    • (A) Ein Verfahren auf der Grundlage einer Zeitspanne, während der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases stöchiometrisch bleibt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von mager nach fett wechselt.
    • (B) Ein Verfahren auf der Grundlage eines Betrages der Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des abströmenden Abgases vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases, nachdem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von fett nach mager gewechselt hat.
  • Die 2(A) und 2(B) veranschaulichen die Bewertung nach dem oben erwähnten Verfahren (A). 2(A) zeigt die Änderung des durch den Zustromsensor 31 ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des zuströmenden Abgases, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb von mager nach fett wechselt. 2(B) zeigt die Änderung des durch den Abstromsensor 33 ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des abströmenden Abgases während desselben Zeitraums wie in 2(A). Nach dem Wechsel des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des zuströmenden Abgases von mager nach fett wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases so lange stöchiometrisch gehalten, wie aus dem Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx das absorbierte NOx freigesetzt wird (2(B)). Erst wenn das gesamte absorbierte NOx aus dem Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx freigesetzt wurde, wechselt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases von stöchiometrisch nach fett. Die Länge der Zeitspanne, während der das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis beibehalten wird (die in 2(B) mit TSTR bezeichnete Zeitspanne), entspricht der während des Betriebs mit dem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten und gespeicherten NOx-Menge. Deshalb kann man die Länge der Zeitspanne TSTR als Parameter für die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx verwenden. Eine Verzögerung TD in 2(B) stellt einen Zeitraum dar, den das Abgas benötigt, um vom Ort des Zustromsensors 31 zur Stelle des Abstromsensors 33 zu strömen.
  • Die 3(A) und 3(B) veranschaulichen die Bewertung nach dem oben erwähnten Verfahren (B). Die 3(A) und 3(B) zeigen die Änderungen der durch den Zustromsensor 31 bzw. durch den Abstromsensor 33 ermittelten Luft/Kraftstoff- Verhältnisse, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb von fett nach mager wechselt. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Motor lange genug mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wurde, bevor das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb nach mager wechselt, sodass das abströmende Abgas ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweist, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb nach mager wechselt.
  • Wie aus den 3(A) und 3(B) zu ersehen ist, wird auch in diesem Fall das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases beibehalten, nachdem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases nach mager gewechselt hat. Die Zeitspanne TD stellt eine Verzögerungszeit dar, die in 2(B) erläutert wird. Ferner wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases nicht gleich dem des zuströmenden Abgases, obwohl das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases mager wird, nachdem es eine bestimmte Zeit lang stöchiometrisch war. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases nimmt wie in 3(B) zu sehen einen niedrigeren Wert als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases an und nähert sich allmählich dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases an (3(B), Zeitspanne A). Das heißt, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases eine bestimmte Zeit lang fetter als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases ist, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von fett nach mager wechselt.
  • Es wird davon ausgegangen, dass die Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des abströmenden Abgases auf die Absorption des im Abgas enthaltenen NOx durch den Kataly sator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx zurückzuführen ist. Wie oben erläutert wurde, wird das im Abgas enthaltene NOx in dem Absorbens BaO des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in Form eines Nitrats Ba(NO3)2 gemäß der folgenden Reaktion absorbiert. 2NO + O2 → 2NO2 BaO + 2NO2 + (1/2)O2 → Ba(NO3)2
  • Das bedeutet, dass der Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx zum Absorbieren eines Mols NO (3/4) Mole Sauerstoff verbraucht. Deshalb sinkt beim Absorbieren des im Abgas enthaltenen NOx durch den Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx der Sauerstoffpartialdruck im Abgas, da der Sauerstoff im Abgas durch den Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx verbraucht wird. Dadurch wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases kleiner (fetter) als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases, und der Abweichungsbetrag DAF (Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFD des abströmenden Abgases und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFU des zuströmenden Abgases) nimmt einen Wert an, der der durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx je Zeiteinheit absorbierten NOx-Menge proportional ist.
  • 4 zeigt die Änderung der NOx-Absorptionsrate (die je Zeiteinheit absorbierte NOx-Menge) des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in Abhängigkeit von der durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten und gespeicherten NOx-Menge. Die NOx-Absorptionsrate verringert sich mit zunehmender Menge des im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx gespeicherten NOx und geht auf null zurück, wenn der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch das absorbierte NOx gesättigt ist. Deshalb stellt die Länge der Zeitspanne A in 3(B), d. h. die bis zu dem Zeitpunkt vergangene Zeit, da das abströmende und das zuströmende Abgas dasselbe Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweisen, die Zeitspanne dar, die zur Sättigung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch das absorbierte NOx erforderlich ist. Somit wird klar, dass der Gesamtbetrag der Abweichung DAF (d. h. die schraffierte Fläche in 3(B)) der maximalen NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx proportional ist.
  • Bei dieser Ausführungsart wird die NOx-Absorptionskapazität zuerst mittels des oben erläuterten Verfahrens (A) ermittelt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb von mager nach fett wechselt, und mittels des oben erläuterten Verfahrens (B) erneut ermittelt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb wieder zurück von fett nach mager wechselt. Durch den Wechsel sowohl von mager nach fett als auch von fett nach mager kann die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx genau bestimmt werden.
  • Als Nächstes wird die Bewertung der katalytischen Fähigkeit (des Katalysevermögens) des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erläutert. Bei dieser Ausführungsart wird die katalytische Fähigkeit mittels des Verfahrens (C) anhand der Länge des Zeitraums ermittelt, während dessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases stöchiometrisch bleibt, nachdem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von fett nach mager gewechselt hat.
  • Die 5(A) und 5(B) veranschaulichen die Bewertung der katalytischen Fähigkeit mittels des oben erwähnten Verfahrens (C).
  • Die 5(A) und 5(B) sind den 3(A) und 3(B) ähnlich, welche die Änderungen des durch den Zustromsensor 31 ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des zuströmenden Abgases bzw. des durch den Abstromsensor 33 ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abströmenden Abgases zeigen, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb von fett nach mager wechselt. In diesem Fall wurde der Motor lange genug bei einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben, bevor das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb nach mager wechselt, sodass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases fett ist, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb nach mager wechselt.
  • Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von fett nach mager wechselt, geht das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases nach Ablauf der Verzögerungszeit TD in ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis über und verbleibt eine bestimmte Zeit lang darin (TSTL in 5(B)). Warum das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases eine bestimmte Zeit lang bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbleibt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von fett nach mager wechselt, wird im Folgenden erläutert.
  • Wenn nach dem Wechsel des zuströmenden Abgases zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ausreichend Zeit vergangen ist, ist das im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierte NOx vollständig freigesetzt worden. Unter diesen Umständen lagern sich an den Oberflächen der katalytischen Komponenten des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, HC und CO anstelle von O2 – oder O2- an. Daher werden das an der Oberfläche der katalytischen Komponente an gelagerte HC und CO durch den Sauerstoff im Abgas oxidiert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx strömenden Abgases nach mager wechselt. Da zum Oxidieren von HC und CO an der Oberfläche der katalytischen Komponenten der im Abgas befindliche Sauerstoff verwendet wird, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator strömenden Abgases stöchiometrisch. Die Länge des Zeitraums (TSTL in 5(B)) entspricht der Menge des an den Oberflächen der katalytischen Komponenten oxidierten HC und CO, d. h. dem Oxidationsvermögen des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. Da sich die Reduktionsfähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in dem Maße verringert, wie seine Oxidationsfähigkeit abnimmt, kann die Zeitspanne TSTL als Parameter verwendet werden, der die Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als Reduktionskatalysator darstellt.
  • Deshalb wird die Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx einschließlich der NOx-Absorptionskapazität und der katalytischen Fähigkeit als Reduktionskatalysator bei der vorliegenden Ausführungsart mittels der oben erläuterten Verfahren (A), (B) und (C) bewertet. Das heißt, dass die NOx-Absorptionskapazität mittels des oben erläuterten Verfahrens (A) bewertet wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis wechselt, nachdem der Motor eine vorgegebene Zeit lang mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wurde. Nach Abschluss der Bewertung mittels des Verfahrens (A) wechselt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb erneut nach mager und die katalytische Fähigkeit wird mittels des Verfahrens (C) bewertet. Ferner wird nach Abschluss der Bewertung mittels des Verfahrens (C) die NOx-Absorptionskapazität mittels des Verfahrens (B) bewertet.
  • Die Bewertung der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx wird unter Bezug auf die 6 bis 12 ausführlich erläutert.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Bewertung der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx gemäß der vorliegenden Ausführungsart in den Grundzügen veranschaulicht. Dieser Vorgang wird in vorbestimmten Zeitabständen durch eine Routine der ECU 30 ausgeführt.
  • In Schritt 601 in 6 werden von den entsprechenden Sensoren Parameter ausgelesen, die den Betriebszustand und den Abgasstatus des Motors kennzeichnen (wie beispielsweise die Motordrehzahl NE, die Luftzufuhr GA, den Öffnungsgrad TH der Drosselklappe, den Zielwert AFT des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Motorbetrieb und die Temperatur TCAT des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx). Die Temperatur TCAT des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx kann direkt durch einen im Katalysatorbett des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx angebrachten Temperatursensor gemessen oder von der Abgastemperatur und dem Abgasstrom abgeleitet werden (ferner können die Abgastemperatur und der Abgasstrom unter Verwendung der Motordrehzahl NE und der Luftzufuhr GA aus der Motorlast berechnet werden).
  • In Schritt 603 wird die Menge GNOX des aktuell im Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx gespeicherten NOx eingelesen. Die Menge GNOX wird wie oben beschrieben anhand des Gesamtwertes der Motorumdrehungen oder anhand des Gesamtwertes des durch den Motor emittierten NOx berechnet.
  • In Schritt 605 wird festgestellt, ob der Wert der Markierung XD der Bewertungsoperation auf 1 gesetzt ist. XD wird in Schritt 613 auf 1 gesetzt, wenn die Bedingungen zur Ausführung der Bewertung der Fähigkeit des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erfüllt sind, und in Schritt 1217 in 12 auf 0 gesetzt, wenn die Bewertungsoperation beendet wurde. Wenn in Schritt 605 XD = 0 ist, stellt die Operation in Schritt 607 fest, ob die Bedingungen zur Ausführung der Bewertungsoperation erfüllt sind. In Schritt 607 wird festgestellt, dass die Bedingungen zur Ausführung der Bewertungsoperation erfüllt sind, wenn die Motordrehzahl NE, die Luftzufuhrmenge GA und der Öffnungsgrad TH des Drosselventils stabil sind und innerhalb der vorbestimmten Bereiche liegen und wenn die Temperatur TCAT des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
  • Wenn die Bedingungen in Schritt 607 erfüllt sind, wird in Schritt 613 der Wert der Markierung XD auf 1 gesetzt. Wenn die Markierung XD auf 1 gesetzt ist, wird die Bewertungsoperation des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx wie später erläutert durchgeführt, und die Schritte 607 bis 613 werden erst dann wieder durchgeführt, wenn die Markierung XD auf 0 zurückgesetzt wurde.
  • Wenn in Schritt 607 die Bedingungen nicht erfüllt sind, werden die Schritte 609 und 611 durchgeführt. Die Schritte 609 und 611 dienen dem kurzzeitigen Wechsel zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Und zwar wird in Schritt 609 festgestellt, ob die Menge GNOX des NOx einen vorgegebenen Wert A erreicht, und bei GNOX ≥ A wird in Schritt 611 eine Markierung FR für ein kurzzeitiges fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 1 gesetzt. Wenn die Markierung FR auf 1 ge setzt ist, wechselt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb 1 durch eine von der ECU 30 ausgeführte Routine für eine kurze Zeitspanne zu einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und das im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierte NOx wird freigesetzt und reduziert.
  • Die Bewertungsoperation beginnt wie oben erläutert mit der Grundoperation in 6, wenn die Bedingungen erfüllt sind und führt in Abhängigkeit von der Menge des im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten und gespeicherten NOx den kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch, wenn die Bedingungen für die Bewertungsoperation nicht erfüllt sind.
  • 7 sodann ist ein Ablaufdiagramm, das wie oben erläutert die Bewertungsoperation der NOx-Absorptionskapazität mittels des Verfahrens (A) veranschaulicht. Diese Operation wird in regelmäßigen Zeitabständen durch eine Routine der ECU 30 durchgeführt.
  • Bei der Operation in 7 wird die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch die Berechnung der Zeitspanne TSTR in 2(B) bestimmt, d. h. die Länge des Zeitraums, während dessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases stöchiometrisch bleibt, nachdem des Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von fett nach mager gewechselt hat.
  • In Schritt 701 in 7 prüft die Operation, ob die Markierung XD der Bewertungsoperation auf 1 gesetzt ist. Wenn in Schritt 701 XD ≠ 1 ist, wird die Operation sofort beendet, da dies bedeutet, dass die Bedingungen zur Ausführung der Bewertungsoperation nicht erfüllt sind. Wenn in Schritt 701 XD = 1 ist, prüft die Operation in Schritt 703, ob eine Markierung XR auf 1 gesetzt ist. XR ist eine Abschlussmarkierung, die in Schritt 727 auf 1 gesetzt wird, wenn die Bewertungsoperation in 7 abgeschlossen wurde. Wenn in Schritt 703 XR = 1 ist, wird die Operation sofort abgeschlossen. Dadurch wird die Operation in 7 nur einmal ausgeführt, wenn die Bedingungen zur Ausführung der Bewertungsoperation erfüllt sind. Wenn in Schritt 703 XR ≠ 1 ist, prüft die Operation, ob eine Markierung XRI auf 1 gesetzt ist. XRI ist eine Markierung, die dazu dient, dass die Schritte 709 und 711 nur einmal ausgeführt werden, wenn in Schritt 703 XR ≠ 1 ist. Wenn in Schritt 705 XRI ≠ 1 ist, wird die Markierung XRI in Schritt 707 auf 1 gesetzt und in Schritt 709 eine Markierung XAF für den kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 1 gesetzt. Ferner werden die Werte der Zähler RCU und RCD zurückgesetzt. Wenn die Markierung XAF für den kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 1 gesetzt ist, wird durch eine Kraftstoffeinspritz-Routine in der ECU 30 die eingespritzte Kraftstoffmenge des Motors 1 so geregelt, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb ein vorgegebenes fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreicht.
  • Sodann wird in Schritt 713 geprüft, ob das durch den vor dem Katalysator liegenden Sensor 31 ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFU des zuströmenden Abgases innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zwischen B und C liegt. Der Bereich B–C stellt einen relativ engen Bereich um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis herum dar, d. h., in Schritt 713 wird geprüft, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases in einem engen Bereich um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis herum liegt. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases innerhalb eines engen Bereichs um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff- Verhältnis herum liegt, wird der Wert des Zählers RCU in Schritt 715 um ΔT erhöht. ΔT ist ein Intervall, während dessen die Operation in 7 ausgeführt wird. Daher stellt der Wert des Zählers RCU die Länge des Zeitraums dar, während dessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases innerhalb eines engen Bereichs um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis herum verbleibt. Die Schritte 717 und 719 sind Operationen ähnlich den Schritten 713 und 715. Wenn die Schritte 717 und 719 ausgeführt werden, stellt der Wert des Zählers RCD nämlich den Zeitraum dar, während dessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases innerhalb eines engen Bereichs um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis herum verbleibt. AFD in Schritt 717 ist das durch den Abstromsensor 33 ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases und der Bereich D–E des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist ein enger Bereich um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis herum.
  • Nach der Berechnung der Länge des Zeitraums, während dessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases nahe dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbleibt, wird der Schritt 721 ausgeführt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases vom Bereich D–E des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abweicht. In Schritt 721 wird die Länge des Zeitraums in 2(B) durch TSTR = RCD – RCU berechnet. Dass man den Wert TSTR durch Subtrahieren des RCU von RCD erhält, liegt daran, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases aufgrund der Sauerstoffspeicherkapazität des Dreiwegekatalysators 5a und 5b eine kurze Zeit lang stöchiometrisch wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb von mager nach fett wechselt. TSTR muss ab dem Zeitpunkt gemessen werden, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abga ses von stöchiometrisch nach fett wechselt. Deshalb wird der wahre TSTR-Wert durch Subtrahieren des RCU von RCD berechnet.
  • Die Zeitspanne TSTR entspricht wie oben erläutert der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. Der TSTR-Wert ändert sich jedoch selbst bei gleicher NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in Abhängigkeit von den Abgasbedingungen (zum Beispiel mit der Abgastemperatur). 8 ist ein Diagramm, welches die Änderung der maximalen NOx-Absorptionskapazität eines neuen (nicht verschlissenen) Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in Abhängigkeit von der Temperatur TCAT des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx veranschaulicht. Wie aus 8 zu ersehen ist, ändert sich die maximale NOx-Absorptionskapazität stark, wenn sich die Temperatur TCAT ändert. Da die Zeitspanne TSTR der maximalen NOx-Absorptionskapazität bei der aktuellen Katalysatortemperatur TCAT entspricht, muss der berechnete TSTR-Wert für eine Referenz-Katalysatortemperatur umgerechnet werden, um die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx zu bewerten.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart werden zur Korrektur des berechneten TSTR-Wertes eine Referenz-NOx-Absorptionskapazität GTCAT eines neuen Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei der Temperatur TCAT und eine weitere Referenz-NOx-Absorptionskapazität GTREF eines neuen Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei einer Referenztemperatur TREF (siehe 8) verwendet. Da die NOx-Absorptionskapazität eines neuen Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei der Temperatur TCAT den Wert GTCAT und bei der Temperatur TREF den Wert GTREF hat, kann die NOx-Absorptionskapazität des vorliegenden Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei der Referenz temperatur TREF durch die Beziehung TSTR × (GTREF/GTCAT) berechnet werden. Daher lässt sich aus den in 8 erhaltenen Werten GTREF und GTCAT durch die Beziehung KTCAT = GTREF/GTCAT ein Temperaturkorrekturfaktor KTCAT berechnen.
  • Ferner ändert sich die Zeitspanne TSTR auch in Abhängigkeit vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Durchflussmenge des in den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx strömenden Abgases. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases niedrig oder die Durchflussmenge des Abgases hoch ist, strömt je Zeiteinheit eine große Menge HC und CO in den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. Daher ist in diesem Fall die je Zeiteinheit aus den Katalysator freigesetzte NOx-Menge ebenfalls hoch. Somit verkürzt sich die Zeitspanne TSTR bei gleicher im Katalysator absorbierter NOx-Menge, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases abnimmt oder die Durchflussmenge des Abgases zunimmt. Da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases bei einem vorgegebenen fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird, wenn die Markierung XAF für den kurzzeitigen Betrieb bei fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 1 gesetzt ist, braucht die Differenz des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases bei der vorliegenden Ausführungsart nicht berücksichtigt zu werden. Da sich die Durchflussmenge des Abgases jedoch in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors ändert, muss der berechnete TSTR-Wert entsprechend der Durchflussmenge des Abgases korrigiert werden.
  • 9 ist ein Diagramm, das die Änderung der Zeitspanne TSTR eines neuen Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Abgases (z. B. von der Durchflussmenge GA der zugeführten Luft) zeigt. Wie aus 9 zu ersehen ist, verkürzt sich die Zeitspanne TSTR mit zunehmender Durchflussmenge GA. Der Korrekturfaktor KGA für die Durchflussmenge wird bei der vorliegenden Ausführungsart in derselben Weise wie der Temperaturkorrekturfaktor KTCAT berechnet, d. h. durch KGA = TREF/TGA. TREF ist der TSTR-Wert eines neuen Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, wenn die Durchflussmenge einen Referenzwert GAREF aufweist, und TGA ist der TSTR-Wert eines neuen Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei der aktuellen Durchflussmenge GA.
  • In 7 werden in Schritt 723 der Temperaturkorrekturfaktor KTCAT und der Korrekturfaktor KGA der Durchflussmenge anhand der Beziehung in den 8 und 9 und in Schritt 725 anhand der Beziehung CATDOR = TSTR × KTCAT × KGA der korrigierte TSTR-Wert CATDOR berechnet.
  • Nach der Berechnung von CATDOR in Schritt 725 werden die Werte der Markierungen XRI und XR auf 1 gesetzt, um den Abschluss der Bewertungsoperation in 7 anzuzeigen und die Operation sofort nach Schritt 703 zu beenden, wenn die Operation erneut ausgeführt wird.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Bewertungsoperation des Katalysevermögens des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx mittels des oben erläuterten Verfahrens (C) zeigt. Diese Operation wird in regelmäßigen Zeitabständen durch eine Routine der ECU 30 ausgeführt.
  • Bei dieser Operation wird die katalytische Fähigkeit bewertet, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb von fett nach mager wechselt, nachdem die Bewertungsoperation in 7 abgeschlossen wurde.
  • In 10 wird in den Schritten 1001 und 1003 geprüft, ob die Werte der Markierungen XL und XLI auf 1 gesetzt sind. XL ist eine Markierung, die anzeigt, ob die Bewertung der katalytischen Fähigkeit abgeschlossen ist. Die Markierung XL hat eine ähnliche Funktion wie die Markierung XR in 7. Ferner ist XLI eine Markierung mit einer ähnlichen Funktion wie die Markierung XRI in 7, d. h., damit die Schritte 1005 bis 1011 nur einmal ausgeführt werden.
  • In Schritt 1005 wird geprüft, ob die Bedingungen zum Ausführen der Bewertungsoperation erfüllt sind. Die in Schritt 1005 festgestellten Bedingungen sind, ob (a) der Wert der Markierung XD auf 1 gesetzt und (b) der Wert der Markierung XR auf 1 gesetzt ist, d. h. dass die Bewertungsoperation in 7 abgeschlossen ist.
  • Wenn in Schritt 1005 beide Bedingungen erfüllt sind, wird in Schritt 1007 die Markierung XLI auf 1 und in Schritt 1009 die Markierung XAF auf 0 gesetzt. Wenn die Markierung XAF auf 0 gesetzt ist, wird durch die von der ECU 30 separat ausgeführte Kraftstoffeinspritzroutine die eingespritzte Kraftstoffmenge des Motors 1 so eingestellt, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb 1 ein vorgegebenes mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreicht. Ferner werden in Schritt 1011 die Werte der Zähler OCU und OCD zurückgesetzt. Die Zähler OCU und OCD haben dieselben Funktionen wie die Zähler RCU und RCD in 7.
  • Die Schritte 1013 bis 1027 stellen Operationen ähnlich den Schritten 713 bis 727 in 7 dar. Die Bereiche G–H des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Schritt 1013 und J–K in Schritt 1017 sind enge Bereiche in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. TSTL in Schritt 1021 ist die Länge des Zeitraums, während dessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases stöchiometrisch bleibt und LTCAT und LGA (Schritt 1023) sind ein Temperaturkorrek turfaktor und ein Korrekturfaktor der Durchflussmenge ähnlich KTCAT und KGA in 7. LTCAT und LGA werden anhand von Beziehungen ähnlich denen in den 8 und 9 ermittelt.
  • Durch die Operation in 10 erhält man in Schritt 1025 auf ähnliche Weise wie bei der Operation in 7 die katalytische Fähigkeit CATDOS des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx.
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Bewertungsoperation der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx mittels des oben erläuterten Verfahrens (B) veranschaulicht. Diese Operation wird in regelmäßigen Zeitabständen durch eine von der ECU 30 ausgeführte Routine ausgeführt. Bei dieser Operation erhält man die NOx-Absorptionskapazität durch Berechnung des Gesamtwertes der Differenz zwischen den Luft/Kraftstoff-Verhältnissen des zuströmenden und des abströmenden Abgases. Der berechnete Gesamtwert wird ebenfalls entsprechend den Abgasbedingungen korrigiert.
  • In 11 stellen die Schritte 1101 bis 1109 Operationen ähnlich den Schritten 1001 bis 1011 in 10 dar, mit dem Unterschied, dass XUL in Schritt 1101 eine Markierung ist, die den Abschluss der Bewertungsoperation in 11 anzeigt, und dass zu den Bedingungen in Schritt 1105 für die Ausführung der Bewertungsoperation neben XD = 1 und XR = 1 die Bedingung XL = 1 gehört. Das liegt daran, dass die Bewertungsoperation in 11 ausgeführt wird, nachdem die Bewertungsoperationen in den 7 und 10 abgeschlossen worden sind. Ferner wird bei dieser Operation ein Zähler i (Schritt 1109) zur Berechnung des Gesamtwertes der Differenz der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse des zuströmenden und des abströmenden Abgases verwendet.
  • Bei dieser Operation werden das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFU des zuströmenden Abgases und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFD des abströmenden Abgases in den Schritten 1111 und 1113 als Werte AFUi bzw. AFDi gespeichert. Der Wert i wird jedes Mal um 1 erhöht, wenn die Operation ausgeführt wird (Schritt 1115). In Schritt 1117 wird die Differenz zwischen AFU und AFD mit einem vorgegebenen Wert N verglichen (N ist ein kleiner konstanter Wert). Wenn in Schritt 1117 (AFU – AFD) < N ist, bedeutet dies, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx kein weiteres NOx absorbiert, und in Schritt 1119 wird der Gesamtwert DAFS der Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des abströmenden Abgases vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases berechnet. Bei dieser Ausführungsart ist die Abweichung unter Berücksichtigung der durch die Bewegung des Abgases zwischen den Sensoren 31 und 33 zur Ermittlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bedingten Verzögerungszeit TD (3) zu (AFUi – AFD (i + k)) definiert. Es wird nämlich angenommen, dass das am Zustromsensor 31 vorbeiströmende Abgas den Abstromsensor 33 erreicht, nachdem die Operation in 11 k-mal ausgeführt worden ist. Der wert k kann sich je nach den Betriebsbedingungen (beispielsweise in Abhängigkeit von der Abgasgeschwindigkeit in der Abgasleitung) ändern.
  • Nach der Berechnung des Gesamtwertes DAFS (d. h. der schraffierten Fläche in 3(B)) berechnet die Operation in Schritt 1121 den Temperaturkorrekturfaktor OLTCAT sowie einen Korrekturfaktor OLGA der Durchflussmenge. Die Korrekturfaktoren OLTCAT und OLGA werden anhand ähnlicher Beziehungen wie in den 8 und 9 berechnet. Die NOx-Absorptionskapazität CATDOL des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx wird anhand der Beziehung CATDOL = DAFS × OLTCAT × OLGA berechnet.
  • Ferner wird bei dieser Ausführungsart die Fähigkeit des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx anhand der Werte CATDOR, CATDOS und CATDOL bewertet, die durch die Bewertungsoperationen in den 7, 10 und 11 erhalten wurden.
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm zur Bewertung der Fähigkeit des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. Diese Operation wird in regelmäßigen Zeitabständen durch eine von der ECU 30 ausgeführte Routine ausgeführt.
  • In 12 wird in den Schritten 1201 bis 1205 anhand der Werte der Markierungen XR, XL und XUL geprüft, ob die Bewertungsoperationen der 7, 10 und 11 abgeschlossen sind. Wenn eine dieser Operationen noch nicht abgeschlossen ist, wird die Operation in 12 beendet, ohne dass die Fähigkeit des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bestimmt wurde.
  • Wenn alle Bewertungsoperationen in den 7, 10 und 11 abgeschlossen worden sind, prüft die vorliegende Operation in Schritt 1207, ob die durch die Operation in 7 bewertete NOx-Absorptionskapazität CATDOR nicht kleiner als ein vorgegebener Referenzwert P ist. Ebenso wird in den Schritten 1209 und 1211 geprüft, ob die durch die Operation in 10 bewertete katalytische Fähigkeit CATDOS und die durch die Operation in 11 bewertete NOx-Absorptionskapazität CATDOL nicht kleiner als die Referenzwerte Q bzw. R sind. Wenn keiner der Werte CARDOR, CARDOS und CATDOL kleiner als die Referenzwerte in den Schritten 1207 bis 1211 ist, wird in Schritt 1213 der Wert der Fehlermarkierung FAIL auf 0 gesetzt. Wenn einer der Werte CATDOR, CATDOS und CATDOL kleiner als der Referenzwert ist, wird in Schritt 1215 der Wert der Fehlermar kierung FAIL auf 1 gesetzt. Nach dem Setzen des Wertes der Markierung FAIL werden alle Werte der Markierungen XD, XR, XL und XU auf 0 zurückgesetzt, um anzuzeigen, dass die Bewertung der Fähigkeit abgeschlossen ist. Ferner löst die ECU 30 ein Alarmsignal aus, wenn die Fehlermarkierung FAIL auf 1 gesetzt ist, um den Fahrer zu warnen, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx verschlissen ist.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsart wird die NOx-Absorptionskapazität genau bewertet, da die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bewertet wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases nach beiden Richtungen wechselt (d. h. von mager nach fett und von fett nach mager). Ferner können das Katalysevermögen sowie die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch einmaliges Wechseln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Motorbetrieb bewertet werden, sodass die Bewertung der Eignung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx einschließlich der NOx-Absorptionskapazität und des Katalysevermögens ausgeführt werden kann.
  • Im Folgenden wird eine weitere Ausführungsart der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei dieser Ausführungsart kann die Anordnung der Abgasreinigungsvorrichtung gleich der in 1 gezeigten sein. Da der Zustromsensor weniger wichtig ist, kann dieser bei der vorliegenden Ausführungsart ein Stück von der Stelle des Zustromsensors 31 in 1 entfernt angeordnet werden. Zum Beispiel können anstelle des Zustromsensors 31 in 1 vor dem in 13 gezeigten Dreiwegekatalysator 5a und 5b zwei Zustromsensoren 31a und 31b in der Abgaszweigleitung angeordnet werden. Ferner kann anstelle des linearen Sensors für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in 1 als Zustromsensor und als Abstromsensor ein Sauerstoffsensor eingesetzt werden, der ein Signal erzeugt, welches für ein mageres oder ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases einen unterschiedlichen Wert annimmt.
  • Bei dieser Ausführungsart bewertet die ECU 30 die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, d. h. den Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, und stellt die Zeitdauer des kurzzeitigen fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und/oder den zeitlichen Abstand zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ein.
  • Bei dieser Ausführungsart wird der Abnutzungsgrad, d. h. die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, während des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ähnliche Weise wie mit dem Verfahren (A) bei der vorangehenden Ausführungsart bewertet.
  • Die 14(A) und 14(B) sind Diagramme ähnlich den 2(A) und 2(B), welche die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Motorbetrieb und des durch den Abstromsensor 33 während des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses veranschaulichen.
  • Bei dieser Ausführungsart wird die Zeitdauer des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen konstanten Wert RSTARGET gesetzt, ohne das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases bei der Bewertung des Abnutzungsgrades des Katalysators 7 zum Absorbieren und Redu zieren von NOx zu berücksichtigen. Wie aus den 14(A) und 14(B) zu ersehen ist, bleibt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases so lange mager, bis das Abgas mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erreicht (ein Verzögerungszeitraum CTD in den 14(A) und 14(B)), wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Motorbetrieb zu Beginn des kurzzeitigen Betriebszustands zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis wechselt (Punkt A in 14(B)). Nach Ablauf des Verzögerungszeitraums wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases stöchiometrisch (Punkt A' in 14(B)) und bleibt so während des Zeitraums RSO, bis es bei Punkt B in 14(B) zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis wechselt. Die Länge des Zeitraums RSO stellt wie oben erläutert die durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx real benötigte Zeit dar, um das gesamte absorbierte NOx freizusetzen. Diese Zeitdauer wird im Folgenden als „reale kurzzeitige Betriebsdauer mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis" bezeichnet. Wenn ferner der kurzzeitige Betriebszustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei Punkt B' in 14(B) beendet wird, bleibt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases so lange fett, bis die Verzögerungszeit CTD nach Beenden des kurzzeitigen Betriebszustands mit fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorbei ist (Punkt C in 14(B)). Daher übersteigt die Dauer RSTARGET des kurzzeitigen Betriebszustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis die reale kurzzeitige Betriebsdauer mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis RSO um den Betrag CTEX, weil die Dauer RSTARGET des kurzzeitigen Betriebszustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis länger als die reale kurzzeitige Betriebsdauer RSO mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Figuren 14(A) und 14(B) ist.
  • Die reale kurzzeitige Betriebsdauer RSO mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht wie oben erläutert der aktuellen NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. Die Zeitspanne RSO ändert sich jedoch in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors wie der Abgastemperatur und den Durchflussmengen, obwohl die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx und das fette Luft/Kraftstoff-Verhältnis während des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich bleiben. Deshalb wird bei dieser Ausführungsart zur Bewertung des Abnutzungsgrades des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ein Referenzzeitraum RSREF für den kurzzeitigen Betriebszustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet, den ein neuer (nicht abgenutzter Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx benötigt, um unter den aktuellen Betriebsbedingungen des Motors sämtliches absorbiertes NOx freizusetzen. Durch Vergleichen der realen kurzzeitigen Betriebsdauer RSO mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem entsprechenden Referenzzeitraum RSREF kann der Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx unabhängig von den Betriebsbedingungen des Motors genau bewertet werden.
  • 15 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Bewertungsoperation des Abnutzungsgrades des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bei dieser Ausführungsart erläutert.
  • In Schritt 1501 in 15 wird geprüft, ob die Bedingungen zur Bewertung des Abnutzungsgrades erfüllt sind. Zu den in Schritt 1501 geprüften Bedingungen gehören zum Beispiel, dass (a) der Betriebszustand des Motors stabil ist, d. h. die Motorlast und die Motordrehzahl konstant sind, und dass (b) das (später erläuterte) Regenerierungsprogramm nicht läuft. Falls eine oder mehrere der Bedingungen (a) und (b) nicht erfüllt sind, wird in Schritt 1521 der Wert einer Markierung F auf 0 gesetzt, in Schritt 1523 der Wert eines Zählers CT zurückgesetzt und die Operation beendet. Die Markierung F zeigt an, ob die Bewertungsoperation in 15 abgeschlossen wurde, und F = 0 bedeutet, dass die Bewertungsoperation noch nicht abgeschlossen ist.
  • Wenn in Schritt 1501 die beiden Bedingungen (a) und (b) erfüllt sind, wird in Schritt 1503 geprüft, ob der kurzzeitige Betriebszustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht vorliegt; wenn dieser Betriebszustand nicht vorliegt, wird nach Ausführung der Schritte 1521 und 1523 die Operation beendet. Wenn in Schritt 1503 der kurzzeitige Betriebszustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorliegt, wird in Schritt 1505 der Wert des Zählers CT um ΔT erhöht. ΔT ist die Zeitspanne, während der diese Operation ausgeführt wird. Da der Zähler CT in Schritt 1523 auf 0 zurückgesetzt wird, wenn der kurzzeitige Betriebszustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht vorliegt, stimmt der Wert des Zählers CT in Schritt 1505 mit der Zeitspanne überein, die seit Beginn des kurzzeitigen Betriebszustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis vergangen ist. In Schritt 1507 wird vom Abstromsensor 33 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFS des abströmenden Abgases ausgelesen und in Schritt 1509 geprüft, ob der Wert der Markierung F gleich 0 ist. Wenn in Schritt 1509 F ≠ 0 ist, wird die Operation beendet, ohne die Schritte 1511 bis 1519 auszuführen. Das heißt, dass die Bewertungsoperation nur einmal ausgeführt wird, nachdem die Bedingungen in Schritt 1501 erfüllt waren.
  • Wenn in Schritt 1509 F = 0 ist, wird geprüft, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFS des abströmenden Abgases fett ist. Wenn der kurzzeitige Betriebszustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorliegt, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFS des abströmenden Abgases wie in 14(B) erläutert nach Ablauf der Verzögerungszeit CTD fett und bleibt so lange fett, bis aus dem Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx sämtliches absorbiertes NOx freigesetzt wurde. In Schritt 1511 wird das AFS überprüft, um den Übergangspunkt (Punkt B in 14(B)) zum fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis festzustellen. Wenn das AFS in Schritt 1511 nicht fett ist, bedeutet dies, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx noch absorbiertes NOx enthält, und die Operation wird ohne Ausführung der Schritte 1513 bis 1519 beendet. Wenn das AFS in Schritt 1511 fett ist, d. h., wenn aus dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx bereits sämtliches darin absorbiertes NOx freigesetzt wurde, wird in den Schritten 1513 und 1515 die Zeitspanne RSO (14(B)) berechnet, und zwar wird in Schritt 1513 die Verzögerungszeit CTD und in Schritt 1515 RSO durch RSO = CT – CTD berechnet. Bei der Verzögerungszeit CTD handelt es sich um die Zeitspanne, die das Abgas benötigt, vom Motor 1 bis zum Abstromsensor 33 zu gelangen. Diese Verzögerungszeit ändert sich in Abhängigkeit von der Motorlast und -drehzahl (d. h. von der Geschwindigkeit des Abgases in der Abgasleitung). Bei dieser Ausführungsart wird die Beziehung zwischen der Verzögerungszeit CTD und den Betriebsbedingungen des Motors (d. h. Motorlast und -drehzahl) zuvor experimentell ermittelt und in Form einer Zahlentabelle im ROM der ECU 30 gespeichert, wobei der Ansaugluftdruck PM des Motors (d. h. die Motorlast) und die Motordrehzahl NE als Parameter dienen. In Schritt 1513 wird die den aktuellen Betriebsbedingungen des Motors (PM und NE) entsprechende Verzögerungszeit CTD aus der Zahlentabelle gelesen.
  • Nach der Berechnung der Zeitspanne RSO wird in Schritt 1517 ausgehend von der realen Zeitdauer RSO für den kurzzeitigen Betriebszustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der entsprechenden Referenzzeit RSREF gemäß Kdet = RSO/RSREF ein Abnutzungsfaktor Kdet berechnet, der den Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx darstellt, und in Schritt 1519 der Wert der Markierung F auf 1 gesetzt, um anzuzeigen, dass die Bewertung des Abnutzungsgrades des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx (d. h. die Berechnung des Faktors Kdet) abgeschlossen ist.
  • Die Referenzzeit RSREF des kurzzeitigen Betriebszustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht der Zeitspanne RSO, wenn unter den aktuellen Betriebsbedingungen des Motors ein neuer Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx eingesetzt wird, und wird durch die Operation in 16 erhalten. Die Zeitspanne RSO entspricht der unter den aktuellen Betriebsbedingungen des Motors im Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx-Menge, d. h. der maximalen NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7. Die Zeitspanne RSREF entspricht der maximalen NOx-Absorptionskapazität eines neuen Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx unter den aktuellen Betriebsbedingungen des Motors. Deshalb entspricht das Verhältnis Kdet = RSO/RSREF dem Abnutzungsgrad des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx.
  • Als Nächstes werden unter Bezug auf das Ablaufdiagramm in 16 die Berechnung der Referenzzeit RSREF des kurzzeitigen Betriebszustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und das Setzen der Zeitspanne RSTARGET (14(A)) des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis erläutert.
  • In 16 wird in Schritt 1601 die maximale Menge des durch einen neuen (nicht abgenutzten) Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten und gespeicherten NOx (d. h. die Referenzmenge NOXref des NOx) bei der aktuellen Tem peratur TCAT des realen Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFL des Abgases während des Betriebs des Motors 1 bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet. Die maximale Menge des durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten und gespeicherten NOx ändert sich in Abhängigkeit vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis beim Betrieb mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis und von der Temperatur des Katalysators. Die Referenzmenge NOXref des NOx wird zuvor experimentell ermittelt, indem die maximale Menge des durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx unter verschiedenen Bedingungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und der Temperatur gemessen wird. Der Wert der Referenzmenge NOXref des NOx wird in Form einer Zahlentabelle im ROM der ECU 30 gespeichert, wobei AFL (das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases während des Motorbetriebs mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis) und die Temperatur TCAT des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als Parameter dienen. In Schritt 1601 wird die Referenzmenge NOXref des NOx für die jeweilige Temperatur TCAT des Katalysators 7 und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFL des Abgases während des Betriebs mit dem aktuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus der Zahlentabelle gelesen.
  • In Schritt 1603 in 16 wird die Referenzzeit RSREF des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet, die ein neuer Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx benötigt, um die in Schritt 1601 erhaltene Referenzmenge NOXref des NOx freizusetzen. Auch die Referenzzeit RSREF des Betriebszustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert sich in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Abgases, selbst wenn die Menge NOXref gleich bleibt. Zum Beispiel verlängert sich RSREF bei gleicher Menge NOXref, wenn die Durchflussmenge des Abgases niedrig ist. 17 zeigt die Beziehung zwischen der Zeitdauer RSREF und der Menge NOXref, wenn sich die Motordrehzahl NE ändert. In 17 dient die Motordrehzahl NE als Parameter für die Durchflussmenge des Abgases, da sich die Abgasdurchflussmenge mit der Motordrehzahl ändert.
  • In Schritt 1603 in 16 erhält man durch die Beziehung in 17 aus der Referenzmenge des NOx und der Motordrehzahl NE die Referenzzeit RSREF des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Der erhaltene Wert von RSREF wird in der Operation in 15 zur Berechnung des Faktors Kdet verwendet.
  • Ferner wird in Schritt 1605 die Länge des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (RSTARGET in 14(A)) gemäß der Beziehung RSTARGET = RSREF × Kdet entsprechend der berechneten Referenzzeit RSREF des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und des Abnutzungsfaktors Kdet gesetzt. Da der Faktor Kdet das Verhältnis zwischen der realen NOx-Absorptionskapazität des Katalysators 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx und der Referenzmenge NOXref des NOx darstellt, ergibt sich die Zeitspanne, die der aktuelle Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx zum Freisetzen des gesamten absorbierten NOx benötigt, aus der Multiplikation der Referenzzeit RSREF des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit dem Abnutzungsfaktor Kdet. Wenn in Schritt 1605 die Zeitspanne RSTARGET des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet wird, wird die Länge des Motorbetriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis während des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich RSTARGET gesetzt. Dadurch stimmt die Länge der Betriebsdauer mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis während des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit der tatsächlich im Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx-Menge überein, und der überschüssige Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis wie beispielsweise die Zeitspanne CTEX in 14(B) entfällt.
  • Obwohl nur der Zeitraum RSTARGET des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis an den Abnutzungsgrad Kdet in 16 angepasst wird, weil sich die maximale NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx mit steigendem Abnutzungsgrad verringert, sollte vorzugsweise auch der zeitliche Abstand zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis an den Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx angepasst werden. Deshalb wird bei dieser Ausführungsart der zeitliche Abstand zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis so angepasst, dass der Abstand dem Wert Kdet proportional ist. Wenn zum Beispiel der kurzzeitige Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in regelmäßigen Abständen der Länge TO stattfindet, kann dieser Abstand durch Multiplikation mit dem Faktor Kdet angepasst werden. Wenn der kurzzeitige Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis stattfindet, wenn der Gesamtwert der Motordrehzahl NE oder der Schätzwert der im Katalysator absorbierten NOx-Menge vorgegebene werte erreicht, können ferner die vorgegebenen Werte durch Multiplikation mit dem Faktor Kdet angepasst werden. Durch Anpassung des zeitlichen Abstands zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann die Sättigung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch das absorbierte NOx wirksam verhindert werden.
  • Als Nächstes wird die Beziehung zwischen der Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx und dem Leistungsvermögen (der Fähigkeit der Abgasreinigung von NOx) der gesamten Abgasreinigungsvorrichtung erläutert.
  • Der Faktor Kdet stellt wie oben erläutert den Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, d. h. die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx, dar. Jedoch sinkt das Leistungsvermögen (die Fähigkeit der Abgasreinigung von NOx) der Abgasreinigungsvorrichtung insgesamt nicht, obwohl die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx abnimmt, sofern der kurzzeitige Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (zum Beispiel die Länge des Kurzzeitbetriebs und die zeitlichen Abstände zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis) in der oben erläuterten Weise an den Abnutzungsgrad angepasst wird.
  • 18 zeigt die Änderung des Leistungsvermögens NOXREDAVE der gesamten Abgasreinigungsvorrichtung in Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad Kdet des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. Wie aus 18 zu ersehen ist, ändert sich das Leistungsvermögen (die NOx-Reinigungswirkung) selbst bei zunehmender Abnutzung des Katalysators (d. h. Kdet wird kleiner) nicht entscheidend, wenn der Abnutzungsgrad klein (d. h. Kdet groß) ist.
  • Wenn der Wert Kdet jedoch einen bestimmten Wert unterschreitet, nimmt das Leistungsvermögen NOXREDAVE mit steigendem Verschleiß des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx rasch ab. Deshalb muss der höchstzulässige Abnutzungsgrad des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx anhand des Leistungsvermögens der Reinigungsvorrichtung als Ganzes bewertet werden. Deshalb wird bei dieser Ausführungsart davon ausgegangen, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx über den höchstzulässigen Abnutzungsgrad hinaus verschlissen ist, wenn das Leistungsvermögen NOXREDAVE der Reinigungsvorrichtung den Referenzwert α in 18 unterschreitet.
  • Ferner werden zur Wiederherstellung der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx Regenerierungsoperationen (Entgiftungsoperationen) durchgeführt, wenn festgestellt wird, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx verschlissen ist.
  • 19 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Operation zur Ermittlung des Abnutzungsgrades des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx anhand der Reinigungsleistung des gesamten Systems veranschaulicht. Diese Operation wird in regelmäßigen zeitlichen Abständen durch eine Routine in der ECU 30 ausgeführt.
  • In Schritt 1901 in 19 wird die Wirksamkeit NOXREDAVE der Reinigung aus dem durch die Operation in 15 erhaltenen Abnutzungsfaktor Kdet und der Beziehung in 18 berechnet. In Schritt 1903 wird festgestellt, ob die Reinigungsleistung NOXREDAVE einen vorgegebenen Referenzwert α unterschreitet. Wie aus 18 zu ersehen ist, entspricht der Referenzwert α der Reinigungsleistung NOXREDAVE demjenigen Punkt, an dem NOXREDAVE rasch abnimmt. Wenn in Schritt 1903 NOXREDAVE < α ist, was bedeutet, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx über den maximalen Grenzwert hinaus verschlissen ist, wird durch die Operation der Wert einer Abnutzungsmarkierung XF auf 1 gesetzt. Wenn in Schritt 1903 NOXREDAVE ≥ α ist, wird der Wert der Markierung XF in Schritt 1907 auf 0 gesetzt. Der Wert der Markierung XF kann in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden, um für spätere Wartungs- und Inspektionsarbeiten zur Verfügung zu stehen. Ferner werden bei dieser Ausführungsart wie später erläutert Regenerierungsoperationen (Entgiftungsoperationen) des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durchgeführt, wenn der Wert der Markierung XF auf 1 gesetzt ist.
  • Der Verschleiß des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen. Zum Beispiel nimmt die NOx-Absorptionskapazität des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx wie oben erläutert ab, wenn die Größe der Absorbenspartikel durch Sintern zunimmt. Ferner wird der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx auch durch Vergiftung mit SOx und HC verschlissen.
  • Wenn der im Kraftstoff und in Schmiermitteln des Motors enthaltene Schwefel im Verbrennungsraum verbrennt, entstehen im Abgas Schwefeloxide (SOx). Wenn das Abgas SOx enthält, absorbiert der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx das SOx im Abgas nach einem der NOx-Absorption ähnlichen Mechanismus und speichert das SOx im Absorbens (wie beispielsweise BaO) als Sulfat. Da ein Sulfat wie beispielsweise BaSO4 jedoch eine höhere Stabilität als ein Nitrat aufweist, kann das SOx durch den normalen kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur schwer aus dem Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx freigesetzt werden. Daher sammelt sich das Sulfat durch den SOx-Gehalt des Abgases im Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx an, und die NOx-Absorptionskapazität nimmt ab. In der vorliegenden Beschreibung wird der durch das absorbierte SOx verursachte Verschleiß als SOx-Vergiftung bezeichnet, um den Unterschied zum normalen Verschleiß (d. h. den durch das Wachstum der Absorbenspartikeln verursachten Verschleiß) zu verdeutlichen. Im Allgemeinen wird die NOx-Absorptionskapazität durch die SOx-Vergiftung stärker verringert als durch den normalen Verschleiß.
  • Ferner wird die Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx auch durch das im Abgas enthaltene HC bewirkt. Wenn beispielsweise der Motor unter Bedingungen betrieben wird, bei denen die Menge an HC im Abgas zunimmt (wie beispielsweise unter hoher Last), lagert sich das im Abgas enthaltene HC an den Oberflächen der katalytischen Komponenten (wie beispielsweise Platinpartikel Pt) an. Wenn der Betrieb unter solchen Bedingungen eine Zeit lang fortgesetzt wird, nimmt daher die Menge des an den Oberflächen der katalytischen Partikel angelagerten HC zu und bedeckt schließlich einen großen Teil der Partikeloberflächen. Wenn die katalytischen Partikel mit HC bedeckt sind, nimmt die Menge des durch den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx absorbierten NOx ab, da es an den Oberflächen der katalytischen Partikel nicht zur Oxidation des NO kommt. Somit kommt es infolge des HC zur Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. In der vorliegenden Beschreibung wird die durch das im Abgas enthaltene HC verursachte Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx als HC-Vergiftung bezeichnet. Im Allgemeinen wird die NOx-Absorptionskapazität durch die HC-Vergiftung um ein Vielfaches stärker verringert als durch die SOx-Vergiftung.
  • Es gibt wie oben erläutert drei Hauptarten der Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx. Obwohl die normale Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx nicht regeneriert werden kann, lassen sich die SOx-Vergiftung oder die HC-Vergiftung des Katalysators regenerieren, wenn geeignete Regenerierungsoperationen durchgeführt werden.
  • Zum Beispiel wird die SOx-Vergiftung durch Sulfatansammlungen im Absorbens verursacht. Sulfat lässt sich auflösen, wenn der Betrieb mit dem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis länger als beim normalen Kurzzeitbetrieb andauert. Daher kann die SOx-Vergiftung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx beseitigt werden, indem der kurzzeitige Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis verlängert und in kürzeren Abständen als normalerweise wiederholt wird.
  • Da die HC-Vergiftung durch die Anlagerung von HC an der Oberfläche der katalytischen Komponente verursacht wird, kann die HC-Vergiftung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx beseitigt werden, indem ein Abgas mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Katalysator geleitet und das HC an der Oberfläche der katalytischen Partikel oxidiert (verbrannt) wird. Daher müssen die kurzzeitigen Betriebszustände mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis kürzer gehalten werden und in längeren Abständen aufeinander folgen als beim normalen Kurzzeitbetrieb, damit die HC-Vergiftung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx beseitigt wird.
  • Um den Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx wie oben erläutert zu regenerieren, muss zunächst die Art des Verschleißes (Vergiftung) ermittelt und dann eine für den jeweiligen Vergiftungstyp geeignete Regenerierungsoperation durchgeführt werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart wird der Vergiftungstyp anhand der unterschiedlichen Geschwindigkeit der Abnahme der NOx-Absorptionskapazität ermittelt. Die normale Abnutzung bewirkt wie oben erläutert eine sehr langsame Verringerung der NOx-Absorptionskapazität und der Wert Kdet ändert sich nur sehr langsam. Im Gegensatz zur normalen Abnutzung ändert sich der Wert Kdet infolge SOx-Vergiftung relativ schnell. Ferner ändert sich der Wert Kdet auch infolge HC-Vergiftung sehr schnell. Daher berechnet die ECU 30 bei dieser Ausführungsart die Änderungsgeschwindigkeit RST des Wertes Kdet und bestimmt anhand des Wertes RST den Abnutzungstyp des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx.
  • Wenn beispielsweise die Änderungsgeschwindigkeit RST einen vorgegebenen Wert RHC übersteigt, stellt die ECU 30 fest, dass die Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch die HC-Vergiftung verursacht wurde und führt eine für die HC-Vergiftung geeignete Regenerierungsoperation durch. Wenn ferner RST kleiner als RHC, aber größer als ein anderer vorgegebener Wert RSOX ist, stellt die ECU 30 fest, dass die Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch die SOx-Vergiftung verursacht wurde und führt eine für die SOx-Vergiftung geeignete Regenerierungsoperation durch. Wenn RST kleiner als RSOX ist, wurde die Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch normalen Verschleiß verursacht, der nur schwer regeneriert werden kann. In diesem Fall löst die ECU 30 daher ein Alarmsignal aus, um den Fahrer zu warnen, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ausgetauscht werden muss.
  • 20 ist ein Ablaufdiagramm, welches die oben erläuterte Regenerierungsoperation des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx zeigt. Diese Operation wird in regelmäßigen Zeitabständen durch eine Routine der ECU 30 ausgeführt.
  • In Schritt 2001 in 20 wird festgestellt, ob die Bedingung zum Ausführen der Regenerierungsoperation erfüllt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsart besteht die in Schritt 2001 festgestellte Bedingungen darin, dass seit der letzten ausgeführten Regenerierungsoperation eine vorgegebene Zeit spanne verstrichen ist. Wenn die Zeitspanne nicht verstrichen ist, wird die Operation sofort beendet, d. h., die Regenerierungsoperation wird nicht ausgeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsart wird, wenn die Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx nicht regeneriert wird (d. h., wenn der Wert der Markierung nicht auf 0 zurückgesetzt ist), wird die Regenerierungsoperation wiederholt. Selbst wenn der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx erfolgreich regeneriert wurde, dauert es jedoch noch eine Weile, bis die Regenerierung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch die Werte von Kdet und die Änderungsgeschwindigkeit RST angezeigt wird. Daher wird die Regenerierungsoperation bei der vorliegenden Ausführungsart erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach der zuletzt ausgeführten Regenerierungsoperation erneut ausgeführt, damit die Regenerierungsoperation nicht wiederholt wird, obwohl die Vergiftung möglicherweise bereits beseitigt wurde.
  • Wenn in Schritt 2001 die vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, prüft die Operation in Schritt 2003, ob die Abnutzungsmarkierung XF auf 1 gesetzt ist. Die Markierung XF wird durch die Operation in 19 gesetzt und zeigt durch XF = 1 an, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx abgenutzt ist. Wenn in Schritt 2003 XF ≠ 1 ist, da der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx nicht abgenutzt ist, wird in Schritt 2021 der Wert einer Markierung ALM auf 0 gesetzt und die Operation sofort danach beendet. Wenn die Markierung ALM auf 1 gesetzt ist, wird ein Alarmsignal ausgelöst. Da die Markierung ALM in Schritt 2021 auf 0 gesetzt wurde, wird das Alarmsignal in diesem Fall nicht ausgelöst.
  • Wenn jedoch in Schritt 2003 XF = 1 ist, prüft die Operation in Schritt 2005, ob der Wert einer anderen Markierung XRD auf 1 gesetzt ist. Die Markierung XRD = 1 bedeutet, dass die Regenerierungsoperation gerade abläuft.
  • Wenn in Schritt 2005 XRD ≠ 1 ist, bedeutet dies, dass die Regenerierungsoperation gerade nicht abläuft, obwohl der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx abgenutzt ist (d. h. XR = 1 in Schritt 2003). In diesem Fall ermittelt die Operation deshalb in den Schritten 2007 und 2015 den Abnutzungstyp, um die für den jeweiligen Abnutzungstyp geeignete Regenerierungsoperation auszuführen.
  • In Schritt 2007 prüft die Operation speziell, ob die Änderungsgeschwindigkeit RST des Wertes Kdet einen vorgegebenen Wert RHC übersteigt. Die Änderungsgeschwindigkeit RST des Wertes Kdet wird in regelmäßigen Zeitabständen durch eine extra Routine der ECU 30 berechnet. Wenn in Schritt 2007 RST > RHC ist, bedeutet dies, dass die Abnutzung durch die HC-Vergiftung verursacht wurde, und die Operation setzt in Schritt 2009 die Betriebsparameter des Motors auf Werte, die für die Regenerierung der HC-Vergiftung geeignet sind. In Schritt 2009 wird speziell ein Korrekturfaktor KDRS für die Dauer des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 0,8 und ein Korrekturfaktor KDL für den Abstand zwischen den Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 1,2 gesetzt. Ferner wird ein Korrekturfaktor KST für den Betrieb mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 0 gesetzt.
  • Wenn der Korrekturfaktor KDRS für die Dauer des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 0,8 gesetzt ist, wird die Dauer des fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beim kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gegenüber dem normalen Kurzzeitbetrieb um den Faktor 0,8 verkürzt. Ferner wird der zeitliche Abstand zwischen den Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gegenüber dem normalen Kurzzeitbetrieb um den Faktor 1,2 verlängert, wenn der Korrekturfaktor KDL für den Abstand zwischen den Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 1,2 gesetzt ist. Deshalb wird für einen längeren Zeitraum als beim normalen Motorbetrieb ein Abgas mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx eingeleitet. Der Korrekturfaktor KST für den Betrieb mit dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis legt den Arbeitsbereich fest, in dem der Motor mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Obwohl der Motor 1 bei der vorliegenden Ausführungsart im normalen Arbeitsbereich mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, wechselt der Motor 1 in bestimmten Arbeitsbereichen wie dem Hochlast-Arbeitsbereich zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Wenn der Wert des Faktors KST auf 1 gesetzt ist, wird der mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis betriebene Arbeitsbereich des Motors erweitert. Da der Faktor KST in Schritt 2009 auf 0 gesetzt ist, ist der Arbeitsbereich, in dem der Motor mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, relativ eng. Deshalb nimmt die Häufigkeit des Motorbetriebs mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu.
  • Wenn in Schritt 2007 hingegen RST ≤ RHC ist, bedeutet dies, dass die Abnutzung nicht auf die HC-Vergiftung zurückzuführen ist. Daher stellt die Operation in Schritt 2015 fest, ob die Abnutzung durch die SOx-Vergiftung verursacht wurde. So wird in Schritt 2015 festgestellt, ob RST größer als der vorgegebene Wert RSOX ist (der Wert RSOX ist kleiner als RHC). Wenn RST > RSOX ist, bedeutet dies, dass die Abnutzung durch die SOx-Vergiftung verursacht wurde, und die Operation führt den Schritt 2017 aus, um die Werte der Faktoren KDRS, KDL und KST auf 1,5, 0,8 bzw. 1 zu setzen. Wenn KDRS auf 1,5 gesetzt ist, wird die Länge des Betriebszustandes mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis während des kurzzeitigen Betriebs mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gegenüber dem normalen Kurzzeitbetrieb um den Faktor 1,5 verlängert. Ferner wird der zeitliche Abstand zwischen den kurzzeitigen Betriebszuständen mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gegenüber dem normalen Kurzzeitbetrieb um den Faktor 0,8 verkürzt, wenn der Korrekturfaktor KDL für den kurzzeitigen Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf 0,8 gesetzt ist. Dadurch wird dem Katalysator 7 zum Absorbieren und Reduzieren von NOx länger als beim normalen Motorbetrieb ein Abgas mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeführt. Ferner wird der Arbeitsbereich, in dem der Motor mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, erweitert, wenn der Wert des Faktors KST auf 1 gesetzt ist. Dadurch nimmt die Häufigkeit des Motorbetriebs mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu.
  • Nachdem in Schritt 2009 oder Schritt 2017 die Werte der Parameter KDRS, KDL und KST gesetzt wurden, wird in Schritt 2011 der Wert der Markierung XRD auf 1 gesetzt (d. h., die Regenerierungsoperation läuft gerade) und in Schritt 2013 der Wert eines Zählers CR auf 0 zurückgesetzt, und anschließend wird die Operation beendet. Da die Markierung XRD auf 1 gesetzt ist, geht die Operation bei der nächsten Ausführung von Schritt 2005 weiter zu Schritt 2023.
  • Somit wird der Wert des Zählers CR jedes Mal, wenn die Operation ausgeführt wird, um ΔT1 erhöht. ΔT1 ist der zeitliche Abstand zwischen den in 20 ausgeführten Operationen. Daher stellt der wert des Zählers CR die seit Beginn der Regenerierungsoperation vergangene Zeit dar.
  • Wenn in Schritt 2015 RST ≤ RSOX ist, bedeutet dies, dass die Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx weder durch die HC-Vergiftung noch durch die SOx-Vergiftung verursacht wurde. Deshalb kann man davon ausgehen, dass die Abnutzung des Katalysators zum Absorbieren und Reduzieren von NOx durch normalen Verschleiß verursacht wurde. Da sich der normale Verschleiß nur schwer rückgängig machen lässt, löst die Operation in diesem Fall in Schritt 2019 ein Alarmsignal aus, indem sie den Wert der Markierung auf 1 setzt. Somit wird der Fahrer gewarnt, dass der Katalysator zum Absorbieren und Reduzieren von NOx ausgetauscht werden muss.
  • 21 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Operation zur Ermittlung des Zeitregimes zum Beenden der Regenerierungsoperation veranschaulicht. Diese Ermittlungsoperation wird in regelmäßigen Zeitabständen durch eine Routine in der ECU 30 ausgeführt. Bei dieser Operation wird die Regenerierungsoperation beendet, wenn seit Beginn der Regenerierungsoperation eine vorgegebene Zeitspanne vergangen ist.
  • In Schritt 2101 in 21 wird festgestellt, ob der Wert des Zählers CR einen vorgegebenen Wert CRO erreicht, und die Operation unter Auslassung der Schritte 2103 bis 2105 sofort beendet, wenn CR < CRO ist. Mit anderen Worten, die Regenerierungsoperation wird so lange fortgesetzt, bis der Wert des Zählers den Wert CRO erreicht. wenn in Schritt 2101 CR ≥ CRO ist, d. h., wenn die Regenerierungsoperation eine vorgegebene Zeitspanne CRO lang ausgeführt worden ist, setzt die Operation in Schritt 2103 den Wert der Markierung auf 0 und setzt in Schritt 2105 die Werte der Faktoren KDRS, KDL und KST auf 1,0, 1,0 bzw. 0. Dadurch wird wieder der normale kurzzeitige Betrieb mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufgenommen, und der Arbeitsbereich, in dem der Motor mit dem stöchio metrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, wird eingeengt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden wie oben erläutert der Abnutzungsfaktor Kdet und dessen Änderungsgeschwindigkeit RST berechnet und aus RST der Abnutzungstyp bestimmt. Deshalb kann je nach dem Abnutzungstyp eine geeignete Regenerierungsoperation ausgeführt werden.

Claims (3)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Kraftmaschine, die Folgendes umfasst: einen Katalysator zum Absorbieren und Verringern von NOx, der in der Abgasleitung einer inneren Verbrennungskraftmaschine angebracht ist und in dem Abgas befindliches NOx absorbiert, wenn das in den Katalysator strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, und der das absorbierte NOx freisetzt und verringert, wenn das durch den Katalysator strömende Abgas ein stöchiometrisches oder ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist; einen in der Abgasleitung nach dem Katalysator angeordneten Sensor für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Katalysator strömenden Abgases ermittelt; ein Mittel zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, um ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis umzustellen und nach dem Aufrechterhalten des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für einen vorgegebenen Zeitraum wieder von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zurückzukehren; und ein Bewertungsmittel zum Bewerten der NOx-Absorptionskapazität des Katalysators und seiner Eignung als Oxidations- und Reduktionskatalysator basierend auf der Art und Weise, wie die Änderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des aus dem Katalysator strömenden Abgases erfolgen, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und von einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, wobei die Bewertung der Absorptionskapazität auf der Länge eines Zeitraums basiert, während dessen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbleibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt, und wobei die Bewertung der Eignung des Katalysators als Oxidations- und Reduktionskatalysator auf der Länge eines Zeitraums basiert, während dessen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des abströmenden Abgases bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbleibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis wechselt.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bewertung der Absorptionskapazität ferner auf dem Ausmaß der Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des abströmenden Abgases von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases basiert, nachdem das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des zuströmenden Abgases von einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert wurde.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein Korrekturmittel zum Korrigieren der durch das Bewertungsmittel erstellten Bewertung auf Basis des Zustandes des in den Katalysator strömenden Abgases umfasst.
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Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6138453A (en) * 1997-09-19 2000-10-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an internal combustion engine
DE19758018A1 (de) * 1997-12-29 1999-07-01 Volkswagen Ag Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators eines Verbrennungsmotors
JP3680611B2 (ja) * 1999-02-03 2005-08-10 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3649034B2 (ja) * 1999-03-25 2005-05-18 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
JP3618598B2 (ja) * 1999-06-03 2005-02-09 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19926149A1 (de) * 1999-06-09 2000-12-14 Volkswagen Ag Verfahren zur Erfassung einer Schädigung von wenigsens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO¶x¶-Speicherkatalysator
DE19936200A1 (de) 1999-07-31 2001-02-08 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP3639472B2 (ja) * 1999-09-01 2005-04-20 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2001075527A (ja) * 1999-09-01 2001-03-23 Sharp Corp 表示装置
DE19963924A1 (de) * 1999-12-31 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben eines Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine
US6360530B1 (en) 2000-03-17 2002-03-26 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for measuring lean-burn engine emissions
US6438944B1 (en) * 2000-03-17 2002-08-27 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for optimizing purge fuel for purging emissions control device
US6860100B1 (en) * 2000-03-17 2005-03-01 Ford Global Technologies, Llc Degradation detection method for an engine having a NOx sensor
JP2001355485A (ja) * 2000-06-16 2001-12-26 Isuzu Motors Ltd 窒素酸化物吸蔵還元型触媒を備えた排気ガス浄化装置
JP3607984B2 (ja) * 2000-06-26 2005-01-05 トヨタ自動車株式会社 車載用内燃機関の排気浄化装置
JP3776299B2 (ja) * 2000-07-21 2006-05-17 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP1182340B1 (de) * 2000-08-22 2005-06-08 Mazda Motor Corporation Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine
US6418711B1 (en) * 2000-08-29 2002-07-16 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for estimating lean NOx trap capacity
DE10045610A1 (de) * 2000-09-15 2002-04-18 Volkswagen Ag Verfahren zur Regelung einer NOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
US6691507B1 (en) 2000-10-16 2004-02-17 Ford Global Technologies, Llc Closed-loop temperature control for an emission control device
US6588200B1 (en) 2001-02-14 2003-07-08 Ford Global Technologies, Llc Method for correcting an exhaust gas oxygen sensor
US6711892B2 (en) * 2001-02-26 2004-03-30 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifier for internal combustion engines
US6691020B2 (en) 2001-06-19 2004-02-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system for optimizing purge of exhaust gas constituent stored in an emission control device
US6650991B2 (en) 2001-06-19 2003-11-18 Ford Global Technologies, Llc Closed-loop method and system for purging a vehicle emission control
US6553754B2 (en) 2001-06-19 2003-04-29 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for controlling an emission control device based on depletion of device storage capacity
US6463733B1 (en) 2001-06-19 2002-10-15 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for optimizing open-loop fill and purge times for an emission control device
US6546718B2 (en) 2001-06-19 2003-04-15 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for reducing vehicle emissions using a sensor downstream of an emission control device
US6487853B1 (en) 2001-06-19 2002-12-03 Ford Global Technologies. Inc. Method and system for reducing lean-burn vehicle emissions using a downstream reductant sensor
US6467259B1 (en) 2001-06-19 2002-10-22 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for operating dual-exhaust engine
US6453666B1 (en) 2001-06-19 2002-09-24 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for reducing vehicle tailpipe emissions when operating lean
US6694244B2 (en) 2001-06-19 2004-02-17 Ford Global Technologies, Llc Method for quantifying oxygen stored in a vehicle emission control device
US6604504B2 (en) 2001-06-19 2003-08-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for transitioning between lean and stoichiometric operation of a lean-burn engine
US6502387B1 (en) 2001-06-19 2003-01-07 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for controlling storage and release of exhaust gas constituents in an emission control device
US6539706B2 (en) 2001-06-19 2003-04-01 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for preconditioning an emission control device for operation about stoichiometry
US6490860B1 (en) 2001-06-19 2002-12-10 Ford Global Technologies, Inc. Open-loop method and system for controlling the storage and release cycles of an emission control device
US6615577B2 (en) 2001-06-19 2003-09-09 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling a regeneration cycle of an emission control device
JP3860981B2 (ja) * 2001-08-28 2006-12-20 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3846375B2 (ja) * 2002-07-10 2006-11-15 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定方法
JP3873904B2 (ja) * 2003-02-26 2007-01-31 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6854264B2 (en) * 2003-03-27 2005-02-15 Ford Global Technologies, Llc Computer controlled engine adjustment based on an exhaust flow
US6766641B1 (en) * 2003-03-27 2004-07-27 Ford Global Technologies, Llc Temperature control via computing device
US7003944B2 (en) * 2003-03-27 2006-02-28 Ford Global Technologies, Llc Computing device to generate even heating in exhaust system
FR2879656B1 (fr) * 2004-12-22 2007-04-13 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de declenchement d'une purge de moyens de depollution comportant un piege a nox
ATE465328T1 (de) * 2004-12-23 2010-05-15 Umicore Ag & Co Kg Verfahren zur überwachung der stickoxid- speicherfähigkeit eines als startkatalysators eingesetzten stickoxid-speicherkatalysators
US7168243B2 (en) * 2005-03-07 2007-01-30 Caterpillar Inc NOx adsorber and method of regenerating same
US7793489B2 (en) * 2005-06-03 2010-09-14 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel control for robust detection of catalytic converter oxygen storage capacity
US20070084196A1 (en) * 2005-10-19 2007-04-19 Gopichandra Surnilla System and method for determining a NOx storage capacity of a catalytic device
US7669408B2 (en) * 2005-12-02 2010-03-02 Eaton Corporation LNT desulfation strategy with reformer temperature management
US7412823B2 (en) * 2005-12-02 2008-08-19 Eaton Corporation LNT desulfation strategy
JP4349362B2 (ja) * 2005-12-08 2009-10-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気装置
JP4333671B2 (ja) * 2005-12-08 2009-09-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気装置
DE102005061872A1 (de) 2005-12-23 2007-07-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration einer Abgasreinigungsanlage
US8146345B2 (en) * 2007-03-20 2012-04-03 GM Global Technology Operations LLC Normalizing oxygen storage capacity(OSC) for catalyst monitoring
JP4506874B2 (ja) * 2008-05-09 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN103502612A (zh) * 2011-04-22 2014-01-08 日产自动车株式会社 内燃机的排气气体净化控制装置
US10001046B2 (en) 2015-11-16 2018-06-19 General Electric Company Methods to adapt reductant injection controls for catalyst aging
US9890723B2 (en) * 2015-11-16 2018-02-13 General Electric Company Methods to adapt air-fuel (A/F) controls for catalyst aging
FR3118718B1 (fr) * 2021-01-14 2024-04-12 Etat Francais Represente Par Le Delegue General Pour Larmement procédé non destructif de determination de la capacité residuelle d’arrêt d’un filtre adsorbant et banc d’essai associé

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0374540A (ja) * 1989-08-17 1991-03-29 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP3076417B2 (ja) * 1991-07-23 2000-08-14 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置
DE4128823C2 (de) * 1991-08-30 2000-06-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Speichervermögens eines Katalysators
US5325664A (en) * 1991-10-18 1994-07-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha System for determining deterioration of catalysts of internal combustion engines
JP2812023B2 (ja) * 1991-11-12 1998-10-15 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化度検出装置
JP2797800B2 (ja) * 1991-12-18 1998-09-17 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化度検出装置
JP3485194B2 (ja) * 1992-10-01 2004-01-13 富士重工業株式会社 エンジンの排気処理装置
DE69420488T2 (de) * 1993-01-19 2000-04-13 Toyota Motor Co Ltd Abgasreinigungsgerät für eine brennkraftmaschine
JP2605579B2 (ja) * 1993-05-31 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JPH0814031A (ja) * 1994-06-24 1996-01-16 Hitachi Ltd 内燃機関におけるｎｏ▲ｘ▼還元触媒の還元・吸着性能の判定とｎｏ▲ｘ▼低減方法
JP3228006B2 (ja) * 1994-06-30 2001-11-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化要素劣化検出装置
JP3237440B2 (ja) * 1995-02-28 2001-12-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2827954B2 (ja) * 1995-03-28 1998-11-25 トヨタ自動車株式会社 ＮＯｘ 吸収剤の劣化検出装置
US5732553A (en) * 1995-04-20 1998-03-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for determining deterioration of a catalytic converter for an engine
JP3633055B2 (ja) * 1995-09-27 2005-03-30 日産自動車株式会社 エンジンの診断装置
JP3713831B2 (ja) * 1996-04-19 2005-11-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3454334B2 (ja) * 1996-06-18 2003-10-06 トヨタ自動車株式会社 排気浄化方法及びその装置
JP2900890B2 (ja) * 1996-08-09 1999-06-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化判別装置
JP3456408B2 (ja) * 1997-05-12 2003-10-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6138453A (en) * 1997-09-19 2000-10-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an internal combustion engine
JP3430879B2 (ja) * 1997-09-19 2003-07-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
US6138453A (en) 2000-10-31
EP0903479A3 (de) 1999-12-29
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EP0903479A2 (de) 1999-03-24
US6263667B1 (en) 2001-07-24

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