DE69816939T2 - Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE69816939T2
DE69816939T2 DE69816939T DE69816939T DE69816939T2 DE 69816939 T2 DE69816939 T2 DE 69816939T2 DE 69816939 T DE69816939 T DE 69816939T DE 69816939 T DE69816939 T DE 69816939T DE 69816939 T2 DE69816939 T2 DE 69816939T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
lean
purification device
gas purification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69816939T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69816939D1 (de
Inventor
Katsunori Minato-ku Kaneko
Kazuo Minato-ku Koga
Hiromitsu Minato-ku Ando
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Publication of DE69816939D1 publication Critical patent/DE69816939D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69816939T2 publication Critical patent/DE69816939T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9422—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9481—Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start
    • B01D53/949—Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start for storing sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F02D41/028—Desulfurisation of NOx traps or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/405—Multiple injections with post injections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202—Alkali metals
    • B01D2255/2022—Potassium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202—Alkali metals
    • B01D2255/2027—Sodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204—Alkaline earth metals
    • B01D2255/2042—Barium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12—Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04—Sulfur or sulfur oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/16—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0811—NOx storage efficiency
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0816—Oxygen storage capacity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor, und insbesondere eine Abgasreinigungsvorrichtung, die in der Lage ist, schädliche Komponenten, insbesondere NOx (Stickoxide), die in Abgasen enthalten sind, bei dem Verbrennungsmotor, der in der Lage ist, mit einem mageren Kraftstoff/Luft-Gemisch zu arbeiten, sehr effizient zu reduzieren.
  • In den letzten Jahren sind Verbrennungsmotoren entwickelt worden, die in der Lage sind, in einem Magergemischmodus mit einem mageren Gemisch zu arbeiten, um eine noch bessere Kraftstoffeinsparung zu erreichen. Bei diesem Typ von Verbrennungsmotor ist es schwierig, während des Magergemischbetriebs NOx in den Abgasen zu reduzieren, und zwar unter Verwendung eines herkömmlichen Dreiwegekatalysators mit der Funktion zur Reduzierung von CO, HC und NOx in den Abgasen, wenn der Motor annähernd mit dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet.
  • Angesichts des oben beschriebenen Problems ist ein neuer Typ von Katalysator (der als Mager-NOx-Adsorptionskatalysator oder als Mager-NOx-TRAP-Katalysator bezeichnet wird) entwickelt worden, der die Funktion hat, NOx im Abgas in einer Sauerstoffüberschußatmosphäre (oder oxidierenden Atmosphäre) zu adsorbieren und das adsorbierte NOx abzugeben, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases reduziert wird.
  • Insbesondere dient der Mager-NOx-Katalysator dazu, NOx im Abgas zu reduzieren, um Nitrate zu erzeugen, wenn er von einer Atmosphäre mit einer hohen Sauerstoffkonzentration umgeben ist, um dadurch NOx zu adsorbieren, und dient außerdem dazu, Carbonate zu erzeugen, indem eine Reaktion zwischen den Nitraten, die im Mager-NOx-Katalysator adsorbiert werden, und dem CO im Abgas bewirkt wird, wenn er von einer reduzierenden Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration umgeben ist, um dadurch NOx abzugeben. Das derartig abgegebene NOx aus dem Mager-NOx-Katalysator wird dann aufgrund der Dreiwegefunktion des Mager-NOx-Katalysators oder mittels eines Dreiwegekatalysators, der hinter dem Mager-NOx-Katalysator angeordnet ist, in eine harmlose Substanz umgewandelt.
  • Obwohl NOx im Abgas durch den Mager-NOx-Katalysator während des Magergemischbetriebs sicher reduziert werden kann, ist es dennoch schwierig, HC im Abgas ausreichend zu reduzieren, wenn der Motor in einem kalten Zustand anläuft, beispielsweise nur unter Verwendung des Mager-NOx-Katalysators, wie oben beschrieben.
  • Um beim Anlaufen des Motors in einem kalten Zustand HC im Abgas auf einen hinreichend niedrigen Pegel reduziert, ist bisher vorgeschlagen worden, einen Vorkatalysator (Light-Off Katalysator, FCC: Frontkatalysator) unmittelbar hinter dem Motor und vor dem herkömmlichen Katalysator anzuordnen.
  • Beispiele für die Vorkatalysatoren sind beispielsweise in JP-A-8-294 618 und JP-A-5-187 230 beschrieben.
  • Wie in den oben benannten bekannten Dokumenten offenbart, besteht der Vorkatalysator aus einem Dreiwegekatalysator (TWC), und der Dreiwegekatalysator oder Oxidationskatalysator, der als Vorkatalysator verwendet wird, enthält beispielsweise Cerdioxid (CeO2) als Zusatz mit einer O2-Speicherfunktion.
  • Während der Motor während des normalen Betriebs des Fahrzeugs in einem stöchiometrischen Rückkopplungsmodus oder einem Magergemischmodus arbeitet, arbeitet er mitunter in einem Fettgemischmodus mit einem fetten Gemisch, wenn das Fahrzeug in einem Übergangszustand ist, beispielsweise wenn das Fahrzeug beschleunigt wird. Da die Menge des im Abgas enthaltenen O2 nicht ausreicht, um in diesem Fall HC und CO zu oxidieren, wird der im Cerdioxid (CeO2) des Vorkatalysators gespeicherte O2 zur Oxidation von HC und CO verwendet, um dadurch HC auf einen hinreichend niedrigen Wert auch während des vorübergehenden Fettgemischbetriebs des Motors zu reduzieren.
  • Die Verwendung des Mager-NOx-Katalysators und des Vorkatalysators, wie in den oben beschriebenen bekannten Dokumenten offenbart, sind jedoch von dem folgenden Problem betrof fen: Da der Vorkatalysator eine O2-Speicherfunktion hat, wird das CO, das zur Abgabe des adsorbierten NOx aus dem Mager-NOx-Katalysator in einer reduzierenden Atmosphäre benötigt wird, unerwünschterweise im Vorkatalysator oxidiert, und es kann keine ausreichende CO-Menge an den Mager-NOx-Katalysator geliefert werden. Daher kann das im Mager-NOx-Katalysator adsorbierte NOx wegen der Oxidation des CO im Vorkatalysator nicht ausreichend vom Katalysator abgegeben werden.
  • Das Dokument EP-A-0 560 991 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem NOx-Adsorber und einem Vorkatalysator, der vor dem NOx-Adsorber vorgesehen ist.
  • Um die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators wiederherzustellen oder auf einen Nennwert einzustellen, wird eine Wiederherstellungssteuerung durchgeführt, um eine fette Atmosphäre (mit einem kleinen Luft/Kraftstoff-Verhältnis) mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um den Mager-NOx-Katalysator herum zu erzeugen, um das adsorbierte NOx aus dem Mager-NOx-Katalysator abzugeben. Als Beispiel für die Wiederherstellungssteuerung wird zusätzlicher Kraftstoff in den Brennraum des Motors eingespritzt. Da das CO, das von der Wiedergewinnungssteuerung geliefert wird, oxidiert und vom O2 verbraucht wird, das in dem Zusatz (z. B. Cerdioxid CeO2) des Vorkatalysators gespeichert ist, kann das im Mager-NOx-Katalysator adsorbierte NOx nicht mit Sicherheit vom Katalysator abgegeben werden, und die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators kann nicht auf den Nennwert zurückgestellt werden.
  • Es kann erwogen werden, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis so zu steuern, daß es noch fetter ist, um die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators auf den gewünschten Wert zurückzustellen, aber dieses Verfahren führt zu einer Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz oder Kraftstoffeinsparung und ist daher unerwünscht.
  • Mittlerweile ist eine Schwefelkomponente (S-Komponente) im Kraftstoff und Schmieröl enthalten, und eine solche Schwefelkomponente ist auch im Abgas enthalten. Der Mager-NOx-Katalysator dient daher dazu, die Schwefelkomponente sowie das NOx in einer Atmosphäre mit hoher Sauerstoffkonzentration zu adsorbieren. Die Schwefelkomponente, die im Kraftstoff oder Schmieröl enthalten ist, wird nämlich im Brennraum verbrannt und oxidiert dann auf der Oberfläche des Mager-NOx-Katalysators zu SO3. Ein Teil des SO3 reagiert dann mit einem Adsorptionsmittel zum Adsorbieren von NOx im Mager-NOx-Katalysator, um Sulfate zu erzeugen, die im Mager-NOx-Katalysator adsorbiert werden.
  • Obwohl die Nitrate und Sulfate, wie oben beschrieben, im Mager-NOx-Katalysator adsorbiert werden, nimmt die Menge der im Mager-NOx-Katalysator verbleibenden Sulfate mit der Zeit zu, da die Sulfate eine höhere Stabilität in Form von Salzen als Nitrate haben und nur ein Teil der Sulfate sich in einer Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration löst. Bei einer Zunahme der verbleibenden Sulfatmenge wird die NOx-Adsorptionskapazität des Mager-NOx-Katalysators mit der Zeit schlechter, und die Reinigungseffizienz (NOx-Umwandlungseffizienz) des Mager-NOx-Katalysators verringert sich. Dies wird als S-Vergiftung bezeichnet.
  • Wenn der Mager-NOx-Katalysator von der S-Vergiftung betroffen ist, wie oben beschrieben, wird es notwendig, die Schwefelkomponente (SOx) aus dem Mager-NOx-Katalysator abzugeben. Wenn sowohl der Mager-NOx-Katalysator als auch der Vorkatalysator, wie in den oben beschriebenen bekannten Dokumenten offenbart, verwendet werden, kann jedoch das im Mager-NOx-Katalysator adsorbierte SOx nicht ausreichend abgegeben werden, da der Vorkatalysator eine hohe O2-Speicherkapazität hat.
  • Um den Mager-NOx-Katalysator zu regenerieren, indem eine Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um den Mager-NOx-Katalysator herum erzeugt wird und das im Mager-NOx-Katalysator adsorbierte SOx in der reduzierten Atmosphäre abgegeben wird, wird die Regenerationssteuerung so durchgeführt, daß beispielsweise das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter wird, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu reduzieren. Da das CO, das unter der Regenerationssteuerung zum Abgeben von SOx geliefert wird, mit dem O2 reagiert, das in einem Zusatz (z. B. Cerdioxid CeO2) des Vorkatalysators gespeichert ist, um zu oxidieren und vom O2 verbraucht zu wer den, kann das im Mager-NOx-Katalysator adsorbierte SOx aus dem Katalysator nicht abgegeben werden, und der Mager-NOx-Katalysator kann nicht wie gewünscht regeneriert werden.
  • Außerdem reagiert das vom Motor emittierte SO2 mit dem O2, der im Zusatz des Vorkatalysators gespeichert ist, um SO3 zu erzeugen (2SO2 + O2 → 2SO3) , und deshalb besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die Schwefelkomponente im Mager-NOx-Katalysator adsorbiert wird, der hinter dem Vorkatalysator angeordnet ist. Somit ist der Mager-NOx-Katalysator aufgrund der Oxidationsfunktion des Vorkatalysators mit größerer Wahrscheinlichkeit von der S-Vergiftung betroffen ist.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der in der Lage ist, HC im Abgas beim Anlaufen des Motors in einem kalten Zustand sicher zu reduzieren, und der außerdem in der Lage ist, NOx und SOx aus einem NOx-Katalysator abzugeben, wenn sich die NOx-Umwandlungseffizienz aufgrund der Adsorption des NOx oder SOx im NOx-Katalysator verringert, ohne daß sich die Kraftstoffeffizienz verringert, wodurch eine verbesserte Haltbarkeit des NOx-Katalysators sichergestellt ist.
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor bereit, bei der die Abgasreinigungseinrichtung in einem Abgaskanal des Motors vorgesehen ist, zum Adsorbieren von NOx im Abgas, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, und zum Abgeben oder Reduzieren des adsorbierten NOx, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases reduziert ist. Außerdem ist vor der Abgasreinigungsvorrichtung im Abgaskanal ein Vorkatalysator mit einer niedrigeren O2-Speicherkapazität als die Abgasreinigungseinrichtung vorgesehen. Ferner wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases so gesteuert, daß eine Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um die Abgasreinigungseinrichtung herum entsteht, wenn sich die NOx-Umwandlungseffizienz der Abgasreinigungsvorrichtung verringert.
  • Wenn in der Abgasreinigungsvorrichtung, wie oben beschrieben, die NOx-Umwandlungseffizienz aufgrund der Adsorption von NOx oder SOx in der Abgasreinigungseinrichtung abnimmt, wird zusätzlicher Kraftstoff in den Brennraum des Motors eingespritzt, beispielsweise um der Abgasreinigungseinrichtung CO zuzuführen und eine Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um die Abgasreinigungseinrichtung herum zu erzeugen. Dabei wird verhindert, daß das derartig zugeführte CO vom Vorkatalysator oxidiert wird, wodurch eine Reduzierung der CO-Menge, die der Abgasreinigungseinrichtung zugeführt wird, vermieden wird. Daher können NOx und SOx aus der Abgasreinigungseinrichtung sicher abgegeben werden, ohne die Kraftstoffeffizienz zu verringern, und die Dauerhaftigkeit der Abgasreinigungseinrichtung kann verbessert werden.
  • In einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung weist die Abgasreinigungseinrichtung einen NOx-Katalysator auf, der im Abgas befindliches NOx adsorbiert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Abgasreinigungseinrichtung mager ist, und der das adsorbierte NOx abgibt oder reduziert, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases reduziert wird. Die Abgasreinigungseinrichtung weist ferner einen Dreiwegekatalysator auf, der hinter bzw. Stromabwärts von dem NOx-Katalysator im Abgaskanal vorgesehen ist, zur Reduzierung schädlicher Komponenten im Abgas, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses ist.
  • Die Abgasreinigungseinrichtung kann aus einem einzigen Katalysator mit der Funktion des NOx-Katalysators und der Funktion des Dreiwegekatalysators bestehen, wie oben beschrieben.
  • Der Vorkatalysator kann aus einem einzigen Katalysator bestehen, der als Dreiwegekatalysator fungiert und außerdem als SOx-Katalysator fungiert, der SOx adsorbiert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, und das adsorbierte SOx abgibt, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett ist.
  • Der Vorkatalysator ist vorzugsweise so aufgebaut, daß die im Katalysator adsorbierte Sauerstoffmenge nicht größer ist als etwa 150 cm3 pro Liter Katalysatorvolumen, gemessen nach dem Sauerstoffimpulsverfahren. Die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators ist also verringert.
  • Außerdem ist der Vorkatalysator vorzugsweise so aufgebaut, daß eine im Katalysator gespeicherte Sauerstoffkomponente nicht größer als etwa 25 g pro Liter Katalysatorvolumen ist. Die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators ist also vorteilhafter verringert.
  • Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, die lediglich darstellenden Charakter haben und somit die Erfindung nicht einschränken. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 2(a) eine schematische Ansicht, die einen Vorkatalysator der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform in 1 zeigt, wobei der Vorkatalysator eine Einschichtstruktur hat;
  • 2(b) eine schematische Ansicht, die einen Vorkatalysator der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform in 1 zeigt, wobei der Vorkatalysator eine Mehrschichtstruktur hat;
  • 3(a) bis 3(c) schematische Ansichten, die zur Erläuterung des Prinzips der NOx-Umwandlung des Mager-NOx-Katalysators der Abgasreinigungsvorrichtung in 1 im Magergemischverbrennungsmotor dienen, wobei 3(a) die Struktur des Mager-NOx-Katalysators, 3(b) die NOx-Adsorptionsfunktion des Mager-NOx-Katalysators und 3(c) die NOx-Abgabefunktion des Mager-NOx-Katalysators zeigt;
  • 4(a) und 4(b) schematische Ansichten, die zur Erläuterung der Funktionen des Mager-NOx-Katalysators zum Adsorbieren und Abgeben einer Schwefelkomponente im Magergemischverbrennungsmotor dienen, wobei 4(a) die Funktion zur Adsorption der Schwefelkomponente und 4(b) die Funktion zur Abgabe der Schwefelkomponente zeigt;
  • 5 ein Funktionsblockschaltbild, das prinzipielle Teile eines Steuersystems der Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß der Ausführungsform in 1 zeigt;
  • 6(a) und 6(b) Diagramme, die zur Erläuterung der Wiederherstellungssteuerung (Fettgemischimpuls) dienen, die in der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform in 1 durchgeführt wird, wobei 6(a) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zeigt und 6(b) die NOx-Umwandlungsfunktion des Mager-NOx-Katalysators zeigt;
  • 7 ein Diagramm, das zur Erläuterung der Regenerationssteuerung dient, die in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der Ausführungsform in 1 durchgeführt wird;
  • 8 ein Flußdiagramm, das die Wiederherstellungssteuerung, die Regenerationssteuerung und die Steuerung zur Einengung des Magergemischbetriebsbereichs in der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der Ausführungsform in 1 zeigt;
  • 9 eine Ansicht, die den Gesamtaufbau einer Meßvorrichtung zur Messung einer O2-Speicherkapazität gemäß einem herkömmlichen Sauerstoffimpulsverfahren zeigt; und
  • 10 ein Diagramm, das eine Wirkung der Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß der Ausführungsform in 1 zeigt.
  • Mit Bezug auf 1 bis 8 wird nachstehend eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
  • Zunächst wird der Verbrennungsmotor, der mit der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung ausgestattet ist, beschrieben. Der Verbrennungsmotor, der so aufgebaut ist, wie in 1 gezeigt, ist ein Viertakt-Ottomotor, der mit vier Takten arbeitet, die bestehen aus: Ansaugtakt, Verdichtungsstakt, Arbeitstakt (Verbrennungs-/Expansionstakt) und Ausstoßtakt. Außerdem ist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor als Zylin dereinspritzmotor aufgebaut, bei dem der Kraftstoff direkt in einen Brennraum 1 eingespritzt wird.
  • Ein Ansaugkanal 2 und ein Abgaskanal 3 sind mit dem Brennraum 1 so verbunden, daß diese Kanäle 2, 3 mit dem Raum 1 in Fluidkommunikation stehen. Außerdem ist ein Einlaßventil zur Steuerung der Fluidkommunikation zwischen dem Ansaugkanal 2 und dem Brennraum 1 und ein Auslaßventil 5 zur Steuerung der Fluidkommunikation zwischen dem Abgaskanal 3 und dem Brennraum 1 vorgesehen.
  • Ein Luftfilter und eine Drosselklappe (nicht dargestellt) sind im Ansaugkanal 2 vorgesehen, und eine Abgasreinigungsvorrichtung 6 und ein Schalldämpfer (nicht dargestellt) sind im Abgaskanal 3 vorgesehen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 6 wird später ausführlich beschrieben.
  • Eine Einspritzdüse (Kraftstoffeinspritzventil) 8 ist im Motor angeordnet, wobei deren Öffnung zum Brennraum 1 in einem Zylinder des Motors führt und dazu dient, Kraftstoff direkt in den Brennraum 1 einzuspritzen. Selbstverständlich ist die Einspritzdüse 8 in jedem Zylinder des Motors installiert. In der vorliegenden Erfindung, in der der Motor die Form eines Vierzylinderreihenmotors hat, sind beispielsweise vier Einspritzdüsen 8 in den entsprechenden Zylindern installiert.
  • In dem Motor, der so aufgebaut ist, wie oben beschrieben, tritt Ansaugluft, die durch das Luftfilter geführt wird, in den Brennraum 1 über das Ansaugventil 4 ein, das in der offenen Stellung ist, so daß die Menge der Ansaugluft durch die Öffnung der Drosselklappe (nicht dargestellt) gesteuert wird. Die derartig in den Brennraum 1 eingesaugte Ansaugluft wird dann mit Kraftstoff vermischt, der von der Einspritzdüse 8 auf der Grundlage eines Signals von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 als Steuereinrichtung direkt eingespritzt wird. Das Gemisch aus der Ansaugluft und dem Kraftstoff wird im Brennraum 1 nach der Zündung durch eine Zündkerze 7 zu einem entsprechenden Zündzeitpunkt verbrannt, um ein Motordrehmoment zu erzeugen, und Abgase aus dem Brennraum 1 werden in den Abgaskanal 3 zu emittiert. Die Abgase werden dann durch die Abgasreinigungsvorrichtung 6 geführt, zur Reduzierung von drei schädlichen Komponenten CO, HC, NOx, die in den Gasen enthalten sind, und dann zur Reduzierung des Geräuschs durch den Schalldämpfer geführt, um in die Atmosphäre abgegeben zu werden.
  • Der Motor ist mit verschiedenen Sensoren versehen, und es werden Ermittlungssignale von den Sensoren an die ECU 20 übertragen. Beispielsweise ist ein NOx-Sensor 9 (der als "vorgeschalteter NOx-Sensor" bezeichnet wird) vor der Abgasreinigungsvorrichtung 6 im Abgaskanal 3 angeordnet, und ein weiterer NOx-Sensor 10 (der als "nachgeschalteter NOx-Sensor" bezeichnet wird) ist hinter einem Mager-NOx-Katalysator 13 (der später beschrieben wird) im Abgaskanal 3 angeordnet. Die NOx-Umwandlungseffizienz der Abgasreinigungsvorrichtung 6 kann auf der Grundlage einer ermittelten Information vom vorgeschalteten NOx-Sensor 9 und vom nachgeschalteten NOx-Sensor 10 berechnet werden. Die Berechnung der NOx-Umwandlungseffizienz wird später beschrieben.
  • Insbesondere ist der Motor so aufgebaut, daß die Ansaugluft, die aus dem Ansaugkanal 2 in den Brennraum 1 strömt, einen vertikalen Wirbel (Rückfallstrom) bildet, und der im Brennraum 1 derartig gebildete vertikale Wirbel wird verwendet, um eine kleine Menge des Kraftstoffs in der Nähe der Zündkerze 7 zu konzentrieren, die im oberen, mittleren Teil des Brennraums 1 angeordnet ist. Infolgedessen wird ein extrem mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem Raumabschnitt abseits der Zündkerze 7 hergestellt, während ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur in der Nähe der Zündkerze 7 hergestellt wird. Auf diese Weise kann eine stabile Schichtladeverbrennung (Schichtverbrennung mit extrem magerem Gemisch) im Brennraum 1 realisiert werden, was einen deutlich reduzierten Kraftstoffverbrauch sicherstellt. Dabei liegt der optimale Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in der späteren Periode des Verdichtungstakts, in dem ein schwacher Luftstrom verhindert, daß der Kraftstoff bis zur Zündzeit zu weit weg verteilt ist.
  • Wenn der Motor eine hohe Leistung erzeugen soll, wird der Kraftstoff aus der Einspritzdüse 8 gleichmäßig in das gesamte Volumen des Brennraums 1 eingespritzt und vorher mit der Luft vermischt, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit dem stöchi ometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis im gesamten Brennraum 1 bereitzustellen. Obwohl unter Verwendung des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemischs anstelle des mageren Gemischs die größere Ausgangsleistung erreicht werden kann, ist der Motor in der Lage, eine hohe Ausgangsleistung mit hoher Effizienz in beiden Fällen zu erzeugen, indem der Kraftstoff zu einem solchen Zeitpunkt eingespritzt wird, der eine ausreichende Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffs sicherstellt. Dabei wird der optimale Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bestimmt, um die Kraftstoffeinspritzung während des Ansaugtakts abzuschließen, so daß die Ansaugluft zur Förderung der Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffs verwendet werden kann.
  • Der erfindungsgemäße Motor arbeitet in einem gewählten von vier Kraftstoffverbrennungsmodi, nämlich in einem extremen Magergemischmodus (Verdichtungsmagergemischmodus), einem Magergemischmodus (Ansaugmagergemischmodus), einem stöchiometrischen Betriebsmodus (stöchiometrischer Rückkopplungsbetriebsmodus) oder einem Fettgemischmodus (offener Regelkreismodus). Im extremen Magergemischmodus arbeitet der Motor mit einem extrem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch (dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis erheblich größer ist als das stöchiometrische Verhältnis), wobei eine Schichtladeverbrennung verwendet wird, die durch die Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts bewirkt wird. Im Ansaugmagergemischmodus arbeitet der Motor mit einem relativ mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer ist als das stöchiometrische Verhältnis, aber nicht so groß wie das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das im extremen Magergemischmodus verwendet wird, wie oben beschrieben. Im stöchiometrischen Betriebsmodus erfolgt eine Rückkopplung auf der Grundlage der Information vom O2-Sensor und anderen Sensoren, so daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs annähernd dem stöchiometrischen Verhältnis entspricht. Im Fettgemischmodus (offener Regelkreismodus) arbeitet der Motor mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Gemisch (dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner ist als das stöchiometrische Verhältnis).
  • Der Betrieb des Motors wird geregelt, indem ein Modus aus verschiedenen Betriebsmodi gewählt wird, wie oben beschrieben. Der Betriebsmodus wird auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des effektiven Drucks Pe gewählt, der einen Lastzustand des Fahrzeugs darstellt. Der Verdichtungsmagergemischmodus (Verdichtung M) wird gewählt, wenn die Motordrehzahl Ne niedrig ist und die Last Pe klein ist. Wenn die Motordrehzahl Ne und die Last Pe zunehmen, werden der Ansaugmagergemischmodus (Ansaugen L), der stöchiometrische Rückkopplungsbetriebsmodus (S/F) und der Modus mit offener Regelschleife (O/L) in dieser Reihenfolge gewählt. Die Wahl und Einstellung des Betriebsmodus werden nachstehend weiter beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung 6 wird nachstehend beschrieben.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung 6 weist einen Vorkatalysator (L/O-Katalysator, FCC) 11, einen Mager-NOx-Katalysator (NOx-Katalysator, NOx-TRAP) 13 und einen Dreiwegekatalysator (TWC) 14 auf, wie in 1 gezeigt. Der Mager-NOx-Katalysator 13 und der Dreiwegekatalysator 14 bilden die Abgasreinigungseinrichtung.
  • Der Vorkatalysator 11 weist einen Dreiwegekatalysator mit der Funktion zur Reduzierung von CO, HC und NOx auf, die im Abgas enthalten sind. Der Vorkatalysator 11 ist im Abgaskanal 3 unmittelbar hinter dem Brennraum 1 des Motors angeordnet, so daß der Katalysator 11 aufgrund der Einwirkung des heißen Abgases seine Aktivierungstemperatur unmittelbar nach dem Anlaufen des Motor im kalten Zustand erreicht. Insbesondere dient der Vorkatalysator 11 dazu, HC im Abgas nach dem Anlaufen des Motors im kalten Zustand zu reduzieren. Der Abgaskatalysator 11 ist vor dem Mager-NOx-Katalysator 13 im Abgaskanal 3 angeordnet.
  • Die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 ist niedriger festgelegt als die des Dreiwegekatalysators 14. Insbesondere ist die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 so bestimmt, daß die Adsorptionsmenge des Sauerstoffs pro Liter Katalysatorvolumen nicht größer ist als etwa 150 cm3 (d. h. die Sauerstoffadsorptionsmenge ist 150 cm3/l), gemessen nach einem Sauerstoffimpulsverfahren.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der O2-Speicherkapazität nach einem herkömmlichen Sauerstoffimpulsverfahren werden nachstehend beschrieben.
  • Wie in 9 gezeigt, weist die Vorrichtung zum Messen der O2-Speicherkapazität nach dem Sauerstoffimpulsverfahren auf: ein Reagenzglas 56, das eine Probe enthält (in diesem Beispiel einen Vorkatalysator, der Cerdioxid CeO2 enthält), einen Zuführungskanal 60, durch den ein Gas (He, Luft oder H2) der Probe im Reagenzglas 56 zugeführt wird, einen Auslaßkanal 61, durch den das Gas aus dem Reagenzglas 56 abgegeben wird, und einen Ofen 57, der das Reagenzglas 56 auf eine bestimmte Temperatur erwärmt.
  • Der Zuführungskanal 60 ist an seinem vorderen Ende mit einer He-Leitung 60a, einer Luftleitung 60b und einer H2-Leitung 60c über einen Schalthahn 52 verbunden und an seinem hinteren Ende mit dem Reagenzglas 56 über einen Verbinder 55 verbunden. Durch Umstellen des Schalthahns 52 in eine entsprechende Stellung kann das gewünschte Gas, nämlich He, Luft oder H2 in den Zuführungskanal 60 eingeleitet werden, um der Probe im Reagenzglas 56 zugeführt zu werden.
  • Im Zuführungskanal 60 zwischen dem Schalthahn 52 und dem Reagenzglas 56 sind ein Durchflußmesser 51a und eine Sauerstoffimpulseinspritzdüse 53 in dieser Reihenfolge, von der stromaufwärtigen Seite des Kanals 60 aus gesehen angeordnet. Der Durchflußmesser 51a dient dazu, die Durchflußrate des Gases zu ermitteln, das durch den Zuführungskanal 60 strömt. Die Sauerstoffimpulseinspritzdüse 53 ist geeignet, Sauerstoff in Impulsform zwecks Messung der O2-Speicherkapazität in den Zuführungskanal 60 einzuleiten.
  • Ein Strömungswegschalthahn 54 ist zum Verbinden des Zuführungskanals 60 und des Auslaßkanals 61 vorgesehen. Der Strömungswegschalthahn 54 kann selektiv in eine erste Stellung, in der das Gas, das durch den Zuführungskanal 60 strömt, der Probe im Reagenzglas 56 nach der Messung der O2-Speicherkapazität zugeführt wird, und in eine zweite Stellung geschaltet werden, in der das Gas in der Zuführungsleitung 60 in den Auslaßkanal 61 strömt, wobei es das Reagenzglas 56 umgeht.
  • Im Auslaßkanal 61 hinter dem Strömungswegschalthahn 54 sind ein Durchflußmesser 51b und ein Spülhahn 58 in dieser Reihenfolge angeordnet, von der zuströmenden Seite des Kanals 61 aus gesehen. Der Durchflußmesser 51b dient dazu, die Durchflußrate des Gases zu ermitteln, das durch den Auslaßkanal 61 strömt. Der Spülhahn 58 dient dazu, unnötiges Gas während eines vorbereitenden Prozesses vor der Messung der O2-Speicherkapazität in die Atmosphäre abzugeben oder zu entlassen. Außerdem ist ein Wärmeleitkapazitätsdetektor 59 zum Ermitteln der Wärmeleitkapazität des Gases, das durch das Reagenzglas 56 geströmt ist, vorgesehen.
  • Als nächstes wird das Verfahren zur Messung der O2-Speicherkapazität nach dem Sauerstoffimpulsverfahren unter Verwendung der oben beschriebenen Meßvorrichtung beschrieben.
  • Bevor die Messung der O2-Speicherkapazität ausgelöst wird, wird ein Vorbereitungsprozeß durchgeführt, um Sauerstoff zu entfernen, der bereits in der Probe adsorbiert worden ist.
  • In diesem Vorbereitungsprozeß wird die Probe in das Reagenzglas 56 eingeleitet, das dann über Verbinder 55 mit dem Hauptkörper (insbesondere der Zuführungsleitung 60 und der Auslaßleitung 61) der Meßvorrichtung verbunden wird, und der Ofen 57 wird in Position gebracht. Dann wird der Schalthahn 52 in eine Stellung geschaltet, die den Versorgungskanal 60 mit der H2-Leitung 60c verbindet, so daß dem Reagenzglas 56 über den Zuführungskanal 60 H2 zugeführt wird, und die Probe verbleibt in diesem Zustand für 30 min, während sie auf etwa 450°C gehalten wird.
  • In diesem Fall wird die Durchflußrate des Gases, das in das Reagenzglas 56 eingeleitet wird, mittels des Durchflußmessers 51a auf einem bestimmten Wert gehalten. Außerdem wird der Spülhahn 58 in die offene Stellung versetzt, so daß das Gas, das in den Auslaßkanal 61 strömt, in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • In dem oben beschriebenen Prozeß wird bewirkt, daß Sauerstoff, der in der Probe adsorbiert ist, mit H2 reagiert, und dann von der Probe abgegeben wird, um einen gewünschten Zustand herzustellen, in dem kein Sauerstoff in der Probe adsorbiert ist.
  • Anschließend wird der Schalthahn 52 in eine Stellung versetzt, die den Zuführungskanal 60 mit der He-Leitung 60a verbindet, so daß dem Reagenzglas 56 über die Zuführungsleitung 60 He zugeführt wird, und die Probe verbleibt für 30 min in diesem Zustand, während sie auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Das derartig zugeführte He ist geeignet, H2 zu entfernen, der in dem oben beschriebenen Prozeß zum Abgeben von Sauerstoff aus der Probe zugeführt worden ist.
  • Durch diesen Vorbereitungsprozeß, wie oben beschrieben, kann die O2-Speicherkapazität der Probe mit verbesserter Genauigkeit gemessen werden.
  • Nachdem der Vorbereitungsprozeß beendet ist, wird die O2-Speicherkapazität tatsächlich folgendermaßen gemessen.
  • Um die O2-Speicherkapazität zu messen, werden Sauerstoffimpulse durch die Sauerstoffimpulseinspritzdüse 53 in die Zuführungsleitung 60 eingeleitet, so daß der Probe im Reagenzglas 56 Sauerstoff zugeführt wird.
  • Nachdem die Adsorption von Sauerstoff in der Probe einen konstanten Zustand erreicht hat (in dem die Probe mit Sauerstoff gesättigt sein sollte), werden Sauerstoffimpulse durch die Sauerstoffimpulseinspritzdüse 53 mit einer bestimmten Häufigkeit (z. B. zweimal) eingeleitet, um der Probe im Reagenzglas 56 zugeführt zu werden, und die Zuführung des Sauerstoffs wird beendet.
  • Während der Messung der O2-Speicherkapazität wird verhindert, daß Gas aus dem Schalthahn 52 eingeleitet wird, und der Spülhahn 58 wird im geschlossenen Zustand gehalten. Immer wenn ein Sauerstoffimpuls durch die Sauerstoffimpulseinspritzdüse 53 in den Zuführungskanal 60 eingeleitet wird, wird die Wärmeleitkapazität vom Wärmeleitkapazitätsdetektor 59 ermittelt.
  • Außerdem wird eine Kalibrierung der Sauerstoffmenge durchgeführt, indem ein Strömungswegschalthahn 54 in die Stellung zum Umgehen des Reagenzglases 56 geschaltet wird. Bei der Kalibrierung der Sauerstoffmenge wird die Beziehung ermittelt zwischen der Sauerstoffmenge, die in Impulsform durch die Sauerstoffimpulseinspritzdüse 53 zugeführt wird, und einem Be reich eines Spitzenwerts, der vom Wärmeleitkapazitätsdetektor 59 in bezug auf diese Sauerstoffmenge ermittelt wird.
  • Auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Sauerstoffmenge und dem Bereich des Spitzenwerts, der durch die Kalibrierung der Sauerstoffmenge ermittelt wird, wird die Sauerstoffmenge, die in der Probe adsorbiert wird, berechnet aus der Differenz zwischen dem Durchschnittswert der Bereiche der Spitzenwerte, die vom Wärmeleitkapazitätsdetektor 59 ermittelt werden, nachdem die Probe den stabilen Zustand erreicht hat, und dem Bereich des Spitzenwerts, der vom Wärmeleitkapazitätsdetektor 59 immer dann ermittelt wird, wenn der Sauerstoff aus der Sauerstoffimpulseinspritzdüse 53 zugeführt wird, bevor die Probe den stabilen Zustand erreicht, und die Sauerstoffadsorptionsmenge (cm3/l) pro Liter der Probe, nämlich die Sauerstoffspeicherkapazität, kann aus der Summe der Sauerstoffadsorptionsmenge berechnet werden.
  • Die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 wird so festgelegt, daß sie kleiner oder gleich etwa 150 cm3/l ist (bei Messung nach dem Sauerstoffimpulsverfahren), was weniger ist als die O2-Speicherkapazität (200 bis 500 cm3/l bei Messung nach dem Sauerstoffimpulsverfahren) von allgemein verwendeten Unterflurkatalysatoren (z. B. Abgasreinigungseinrichtung mit dem Mager-NOx-Katalysator 13 und dem Dreiwegekatalysator 14), und zwar aus dem Grund, wie unten mit Bezug auf 10 beschrieben wird.
  • 10 zeigt ein Ergebnis eines Experiments in bezug auf die Einleitungszeit der Wiederherstellungssteuerung, d. h. eine Zeitperiode, in der die Wiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, wenn sich die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 ändert, die nach dem Sauerstoffimpulsverfahren gemessen wird.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung, die in diesem Experiment verwendet wird, ist so aufgebaut, daß der Vorkatalysator 11 mit einem Volumen von etwa 0,7 l vor der Abgasreinigungseinrichtung mit dem Mager-NOx-Katalysator 13 mit einem Volumen von etwa 1,3 lund dem Dreiwegekatalysator 13 mit einem Volumen von 1,0 l vorgesehen ist. In dem Experiment wurde der Motor für die Dauer von etwa 60 s im Magergemischmodus betrie ben, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F-Verhältnis) auf etwa 30 gehalten wurde, und die Wiederherstellungssteuerungseinleitungszeit, die für die vollständige Abgabe des im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbierten NOx erforderlich ist, wurde gemessen.
  • Wie man aus dem Ergebnis des Experiments, das in 10 gezeigt ist, erkennt, ist die Wiederherstellungssteuerungseinleitungszeit relativ kurz, wenn die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11, die nach dem Sauerstoffimpulsverfahren gemessen wird, gleich oder kleiner etwa 100 cm3/l ist. Wenn die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 größer wird als etwa 150 cm3/l, nimmt die Wiederherstellungssteuerungseinleitungszeit jedoch schnell zu.
  • Wenn die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 so gesteuert wird, daß sie gleich oder kleiner etwa 150 cm3/l ist, wird also die Wiederherstellungssteuerungseinleitungszeit reduziert, und dadurch wird die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 als ausreichend niedrig angesehen, um zu verhindern, daß beispielsweise HC oder CO vom Katalysator 11 oxidiert werden.
  • Beispielsweise wird die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors um etwa 60% reduziert, wenn die Abgasreinigungsvorrichtung mit dem Vorkatalysator 11 mit etwa 150 cm3/l Sauerstoffspeicherkapazität, gemessen nach dem Sauerstoffimpulsverfahren, im Vergleich zu dem Fall verwendet wird, wo der Vorkatalysator 11 etwa 300 cm3/l O2-Speicherkapazität hat, gemessen nach dem Sauerstoffimpulsverfahren. Im Hinblick auf die Reduzierung der Kraftstoffverbrauchsrate ist es daher erwünscht, die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 so zu steuern, daß sie kleiner oder gleich etwa 150 cm3/l ist.
  • Bei der Regenerationssteuerung zum Abgeben einer Schwefelkomponente aus dem Mager-NOx-Katalysator 13 ist es erwünscht, die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 so zu steuern, daß sie kleiner oder gleich 150 cm3/l ist, wie bei der Wiederherstellungssteuerung für den Mager-NOx-Katalysator 13.
  • In der vorliegenden Erfindung wird daher die Menge eines Zusatzes, z. B. Cerdioxid (CeO2), die im Vorkatalysator 11 enthalten ist und eine O2-Speicherfunktion hat, so gesteuert, daß sie nicht größer als 25 g pro 1 Liter Volumen des Vorkatalysators 11 (25 g/l oder weniger) ist oder null sein kann, so daß die Sauerstoffmenge, die im Vorkatalysator gespeichert werden kann, kleiner wird als 150 cm3 pro Liter Volumen des Vorkatalysators 11 (das heißt, die Sauerstoffmenge ist kleiner als 150 cm3/l). Somit wird die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11, gemessen nach dem oben beschriebenen Sauerstoffimpulsverfahren, verringert.
  • Um die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 zu verringern, wird die Menge des Cerdioxids (CeO2), die dem Vorkatalysator 11 hinzugefügt wird, reduziert, oder es wird absolut kein Cerdioxid (CeO2) dem Vorkatalysator 11 hinzugesetzt, wie in 2(a) gezeigt. Wenn der Vorkatalysator 11 eine Mehrschichtstruktur hat, wie in 2(b) gezeigt, in der eine Zweischichtstruktur als Beispiel dargestellt ist, die aus einer A-Schicht und einer B-Schicht besteht, kann ein Teil der Schichten (z. B. nur die A- oder nur die B-Schicht) überhaupt kein Cerdioxid (CeO2) enthalten.
  • Durch Reduzierung des Gehalts von Cerdioxid (CeO2) im Vorkatalysator 11 auf die oben beschriebene Weise wird verhindert, daß der Vorkatalysator 11 HC oder CO oxidiert, das dem Mager-NOx-Katalysator 13 während der Wiederherstellungssteuerung oder Regenerationssteuerung zugeführt wird, und daher kann NOx oder SOx, das im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert worden ist, mit Sicherheit aus dem Katalysator 13 abgegeben werden, ohne eine Reduzierung der Kraftstoffeinsparung nach sich zu ziehen, wobei eine verbesserte Haltbarkeit des Mager-NOx-Katalysators 13 sichergestellt wird.
  • Wenn der Gehalt an Cerdioxid (CeO2) im Vorkatalysator 11 reduziert ist, wie oben beschrieben, muß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis genauer gesteuert werden, so daß während eines Fettgemischbetriebs des Motors kein HC oder CO emittiert wird, wenn er im kalten Zustand anläuft.
  • Wenn der Gehalt an Cerdioxid (CeO2) im Vorkatalysator 11 reduziert ist, wie oben beschrieben, wird verhindert, daß HC oder CO, die dem Mager-NOx-Katalysator unter der Wiederherstellungssteuerung oder der Regenerationssteuerung zugeführt werden, wie später beschrieben wird, oxidiert und von dem O2 verbraucht wird, der im Cerdioxid (CeO2) des Vorkatalysators 11 gespeichert ist.
  • Der Dreiwegekatalysator 14 ist hinter dem Abgaskanals 3 (Unterflurseite) angeordnet und dient dazu, CO, HC und NOx zu reduzieren, die besonders nach dem Warmlaufen des Motors im Abgas enthalten sind.
  • Der Dreiwegekatalysator 14 hat eine Funktion zur Reduzierung von CO, HC und NOx im Abgas, während der Motor im stöchiometrischen Rückkopplungsbetriebsmodus arbeitet, und hat außerdem eine Funktion zur Oxidierung von CO und HC, während der Motor im Magergemischmodus arbeitet.
  • Da der Vorkatalysator 11 kein Cerdioxid (CeO2) oder eine reduzierte Menge an Cerdioxid (CeO2) enthält, ist die O2-Speicherkapazität des Katalysators 11 verringert, und die Effizienz der Reduzierung von HC im Abgas kann sich verschlechtern. Erfindungsgemäß wird dem Dreiwegekatalysator 14 Cerdioxid (CeO2) mit der O2-Speicherfunktion hinzugefügt, um die Effizienz zur Reduzierung von HC im Abgas zu verbessern.
  • Mittlerweile reagiert das SOx, das vom Mager-NOx-Katalysator unter der Regenerationssteuerung abgegeben wird, wie später beschrieben wird, mit HC, das um den Katalysator herum vorhanden ist, um in eine harmlose Substanz, nämlich H2S umgewandelt zu werden. Aufgrund der verbesserten O2-Speicherkapazität des Dreiwegekatalysators 14, wie oben beschrieben, wird H2S mit dem im Dreiwegekatalysator 14 gespeicherten O2 oxidiert, und die Menge des vom Katalysator 14 abgegebenen H2S kann somit vorteilhaft reduziert werden.
  • Der Mager-NOx-Katalysator 13 ist vor dem Dreiwegekatalysator 14 im Abgaskanal 3 (Unterflurseite, Abgaskanal 3) angeordnet und in der Lage, NOx im Abgas ausreichend zu reduzieren oder umzuwandeln, auch wenn der Motor in einem Magergemischmodus mit einem hohen Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur Erreichung einer verbesserten Kraftstoffeinsparung arbeitet.
  • Der Mager-NOx-Katalysator 13 kann ein Adsorber- oder TRAP-Mager-NOx-Katalysator sein, der das Abgas reinigt, indem NOx im Katalysator adsorbiert und NOx somit reduziert wird. Wie in 3(a) gezeigt, weist beispielsweise der Mager-NOx- Katalysator 13 ein(en) Aluminiumoxid-(Al2O3-)Substrat oder -Träger und eine Metallkomponente M, z. B. Barium (Ba), als Adsorptionsmittel, und Platin (Pt) als aktives Metall auf, die beide auf dem Substrat gehalten oder getragen werden.
  • Die Metallkomponente M, die vom Mager-NOx-Katalysator 13 getragen wird, adsorbiert NOx, das im Abgas enthalten ist, unter einer Sauerstoffüberschußatmosphäre und gibt das adsorbierte NOx ab, wenn die Sauerstoffkonzentration reduziert ist. Die Metallkomponente M kann beispielsweise Barium (Ba), Natrium (Na) und/oder Kalium (K) aufweisen.
  • Der Mager-NOx-Katalysator 13 verwendet Aluminiumoxid Al2O3 zur Ausbildung des Substrats, Zirkoniumdioxid (ZrO2) oder dgl. kann auch verwendet werden. Der Mager-NOx-Katalysator 13 kann so aufgebaut sein, daß er eine Dreiwegekatalysatorfunktion aufweist.
  • Die NOx-Adsorptions- und -Abgabefunktion des Mager-NOx-Katalysators 13, der aufgebaut ist, wie oben beschrieben, werden nachstehend beschrieben.
  • In einer Sauerstoffüberschußatmosphäre (magere Atmosphäre) wird O2 anfänglich an der Oberfläche des Platins (Pt) adsorbiert, und NO im Abgas reagiert mit O2 an der Oberfläche des Platins (Pt), um NO2 (2NO + O2 → 2NO2) zu erzeugen, wie in 3(b) gezeigt.
  • Mittlerweile reagiert ein Teil des Bariums (Ba) als Adsorptionsmittel, das vom Mager-NOx-Katalysator 13 getragen wird, mit O2, um Bariumoxid BaO an der Oberfläche des Katalysators 13 zu bilden, und Bariumoxid BaO reagiert weiter mit CO oder dgl. im Abgas, um dadurch Bariumcarbonat BaCO3 zu erzeugen.
  • Unter dieser Bedingung reagiert ein Teil des aus dem NO gebildeten NO2 weiter auf dem Platin (Pt) mit dem Bariumoxid BaO und dem unter Verwendung von CO erzeugten Bariumcarbonat BaCO3, um Bariumnitrat Ba(NO3) 2 zu erzeugen, das dann im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert wird.
  • Die oben beschriebene Reaktion wird durch die folgende Formel (1) dargestellt: BaCO3 + 2NO + 3/2O2 → Ba (NO3)2 + CO2 (1)
  • In einer Atmosphäre (fette Atmosphäre), in der die Sauerstoffkonzentration reduziert ist, wird dagegen die Menge des erzeugten NO2 reduziert, und die Reaktion findet in der umgekehrten Richtung statt, so daß NO2 vom Mager-NOx-Katalysator 13 abgegeben wird, wie in 3(c) gezeigt.
  • Bariumnitrat Ba(NO3) 2 , das im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert wird, reagiert nämlich mit CO im Abgas an der Oberfläche des Platin Pt, um NO2 und Bariumcarbonat BaCO3 zu erzeugen, und das derartig erzeugte NO2 wird vom Mager-NOx-Katalysator 13 abgegeben. Die Reaktion ist in der folgenden Formel (2) dargestellt: Ba(NO3)2 + CO → BaCO3 + 2NO + O2 (2)wobei 2NO + O2 → 2NO2 (ein Teil des NO wird abgegeben, wie es ist.)
  • Dann wird das abgegebene NO2 durch unverbrannten HC, H2 und CO reduziert, die im Abgas enthalten sind, und als N2 abgeführt, wie nachfolgend dargestellt: (NO + CO → 1/2N2 + CO2), (NO + H2 → 1/2N2 + H2O).
  • Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, sind Bariumnitrat (Ba(NO3)2 und Bariumcarbonat BaCO3 im chemischen Gleichgewicht im Mager-NOx-Katalysator 13 vorhanden, und die Reaktion in jeder Richtung erfolgt je nach Atmosphäre, die den Mager-NOx-Katalysator 13 umgibt.
  • Der Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert bei Vorhandensein einer Sauerstoffüberschußatmosphäre auch SOx im Abgas und gibt einen Teil des adsorbierten SOx in einer bestimmten Atmosphäre hoher Temperatur ab, wenn die Sauerstoffkonzentration reduziert ist.
  • Im Mager-NOx-Katalysator 13 wird nämlich O2 an der Oberfläche des Platin (Pt) in einer Sauerstoffüberschußatmosphäre (magere Atmosphäre) adsorbiert, und SO2 im Abgas reagiert mit O2 an der Oberfläche des Platin Pt, um SO3(2SO2 + O2 → 2SO3) zu erzeugen, wie in 4(a) gezeigt. Das SO2 wird infolge der Verbrennung von Schwefelkomponenten abgegeben, die im Kraftstoff oder Schmieröl enthalten sind.
  • Dann reagiert ein Teil des derartig erzeugten SO3 mit Bariumcarbonat BaCO3 unter Verwendung von Platin (Pt) als Ka talysator, um Bariumsulfat BaSO4 zu erzeugen, das dann auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert wird. Die Reaktion ist in der nachstehenden chemischen Formel dargestellt: BaCO3 + SO3 → BaSO4 + CO2 (3)
  • In einer Atmosphäre (fette Atmosphäre), in der die Sauerstoffkonzentration reduziert ist, reagiert dagegen ein Teil des Bariumsulfats BaSO4, das auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist, mit CO im Abgas infolge der katalytischen Funktion des Platins Pt, um Bariumcarbonat BaCO3 und SO2 zu erzeugen, wie in 4(b) gezeigt, und SO2 wird aus dem Mager-NOx-Katalysator 13 abgegeben. Diese Reaktion ist in der nachstehenden chemischen Formel (4) dargestellt: BaSO4 + CO → BaCO3 + SO2 (4)
  • Um NOx unter Verwendung der NOx-Adsorptions- und -Abgabefunktion zu reduzieren, muß der Mager-NOx-Katalysator 13 NOx abgeben, wenn eine bestimmte Menge an NOx in diesem adsorbiert ist.
  • Im Mager-NOx-Katalysator 13 sind Bariumcarbonat BaCO3 und Bariumsulfat BaSO4 im chemischen Gleichgewicht vorhanden, und die Reaktion in jeder Richtung zwischen BaCO3 und BaSO4 erfolgt mit gewisser Wahrscheinlichkeit je nach der Atmosphäre, die den Mager-NOx-Katalysator 13 umgibt. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases reduziert wird (also wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter wird), wird insbesondere die Wahrscheinlichkeit größer, daß sich Bariumsulfat BaSO4 löst und daß Bariumcarbonat BaCO3 entsteht. Wenn dagegen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases erhöht wird (also wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager wird), ist die Wahrscheinlichkeit größer, daß sich Bariumcarbonat BaCO3 löst und daß Bariumsulfat BaSO4 entsteht.
  • Tatsächlich ist es im allgemeinen unwahrscheinlich, daß sich Bariumsulfat BaSO4 löst, und deshalb bleibt ein erheblicher Teil des Bariumsulfats ungelöst, auch wenn die Sauerstoffkonzentration reduziert wird (also wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter wird). Infolgedessen wird kein Bariumnitrat Ba(NO3)2 entsprechend der Menge des verwendeten Bariums erzeugt, und die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 verringert oder verschlechtert sich, was als "S-Vergiftung" bezeichnet wird. In Anbetracht dieses Problems muß der Mager-NOx-Katalysator 13 SOx abgeben, das auf ihm adsorbiert worden ist.
  • Wenn der Kraftstoff oder das Schmieröl eine hohe Konzentration an Schwefelkomponenten enthält, kann sich der Mager-NOx-Katalysator 13 verschlechtern, und seine NOx-Umwandlungseffizienz kann sich erheblich verringern, bevor er die Soll-Lebensdauer erreicht (z. B. etwa 100000 km Laufleistung). Auch in diesem Fall muß die Konzentration des in die Atmosphäre abgegebenen NOx gesteuert werden, um einen zulässigen Wert, der vom Gesetz vorgeschrieben ist, nicht zu überschreiten.
  • Erfindungsgemäß ist daher der Magergemischverbrennungsmotor geeignet, die Wiederherstellungssteuerung zum Abgeben von adsorbiertem NOx und somit zur Wiederherstellung oder Wiedereinstellen der NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 auf einen gewünschten Wert durchzuführen, wenn sich die Effizienz aufgrund der Adsorption von NOx verringert, und auch die Regenerationssteuerung zum Abgeben von adsorbiertem NOx und zum Regenerieren des Mager-NOx-Katalysators 13 durchzuführen, wenn sich die NOx-Umwandlungseffizienz aufgrund der Adsorption von SOx im Katalysator 13 verringert.
  • Um die Wiederherstellungssteuerung und die Regenerationssteuerung durchzuführen, wie oben beschrieben, ist die ECU 20 des erfindungsgemäßen Magergemischverbrennungsmotors mit einer NOx-Umwandlungseffizienzberechnungseinrichtung 21, einer NOx-Umwandlungseffizienzbestimmungseinrichtung 22, einer Betriebsmoduseinstelleinrichtung 23, einer Betriebsmoduswähleinrichtung 24 und einer Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 25 versehen, wie im Funktionsschaltbild in 5 gezeigt.
  • Die NOx-Umwandlungseffizienzberechnungseinrichtung 21 dient dazu, die Effizienz zu berechnen, mit der der Mager-NOx-Katalysator 13 NOx auf der Grundlage der ermittelten Information vom vorgeschalteten NOx-Sensor 9 und vom nachgeschalteten NOx-Sensor 10 umwandelt oder reduziert. Die NOx-Umwandlungseffizienzberechnungseinrichtung 21 berechnet nämlich die NOx-Umwandlungseffizienz (= A2/A1) des Mager-NOx-Katalysators 13 auf der Grundlage eines Wertes A1, der vom vorgeschalteten NOx-Sensor 9 ermittelt wird, und eines Wertes A2, der vom nachgeschalteten NOx-Sensor 10 ermittelt wird.
  • Die Berechnung der NOx-Umwandlungseffizienz durch die NOx-Umwandlungseffizienzberechnungseinrichtung 21 erfolgt eine bestimmte Zeitperiode nach dem Umschalten des Motorbetriebsmodus in einen Magergemischmodus, z. B. in einen Ansaugmagergemischmodus oder einen Verdichtungsmagergemischmodus. Zu diesem Zweck ist die NOx-Umwandlungseffizienzberechnungseinrichtung 21 geeignet, einen Zählwert eines Zeitgebers 29 zu lesen und die Berechnung zu starten, wenn der Zählwert einen vorher festgelegten Wert erreicht.
  • Die NOx-Umwandlungseffizienzbestimmungseinrichtung 22 bestimmt, ob eine Notwendigkeit besteht, eine Steuerung durchzuführen, nämlich die Wiederherstellungssteuerung zur Wiedereinstellung der NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 auf den ursprünglichen Wert, wenn sich die NOx-Umwandlungseffizienz aufgrund der Adsorption von NOx verringert, oder die Regenerationssteuerung zur Regenerierung des Mager-NOx-Katalysators 13, wenn sich die NOx-Umwandlungseffizienz aufgrund der Adsorption von SOx im Mager-NOx-Katalysator 13 verringert. Zu diesem Zweck weist die NOx-Umwandlungseffizienzbestimmungseinrichtung 22 eine Wiederherstellsteuerungsbestimmungseinrichtung 22A und eine Regenerationssteuerungsbestimmungseinrichtung 22B auf.
  • Die Wiederherstellsteuerungsbestimmungseinrichtung 22A dient dazu, zu prüfen, ob eine bestimmte Zeitperiode (z. B. etwa 60 s) vergangen ist, seit der Motor in einem Magerbetriebsmodus angefahren worden ist, z. B. in einem Ansaugmagerbetriebsmodus oder einem Verdichtungsmagerbetriebsmodus, um zu bestimmen, ob die Wiederherstellungssteuerung durchgeführt werden muß oder nicht. Zu diesem Zweck werden der Wiederherstellsteuerungsbestimmungseinrichtung 22A Zählwerte des Zeitgebers 29 zugeführt.
  • Wenn die Wiederherstellsteuerungsbestimmungseinrichtung 22A bestimmt, daß die bestimmte Zeitperiode (z. B. etwa 60 s ) vergangen ist, seit der Motor im Magerbetriebsmodus angefahren worden ist, bestimmt sie die Notwendigkeit der Wiederherstel lungssteuerung und erzeugt ein entsprechendes Signal für die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27, die in der Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 25 vorgesehen ist, wie später beschrieben wird.
  • Die Wiederherstellungssteuerbestimmungseinrichtung 22B prüft, ob die NOx-Umwandlungseffizienz, die von der NOx-Umwandlungseffizienzberechnungseinrichtung 21 nach der Wiederherstellungssteuerung berechnet wird, kleiner ist als ein Schwellwert "a" für die Regenerationssteuerung, um zu bestimmen, ob die Regenerationssteuerung durchgeführt werden muß oder nicht.
  • Wenn die Regenerationssteuerbestimmungseinrichtung 22B bestimmt, daß die NOx-Umwandlungseffizienz nach der Wiederherstellungssteuerung kleiner ist als der Schwellwert "a", bestimmt sie, daß die Regenerationssteuerung durchgeführt werden muß, und sendet ein entsprechendes Signal an die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27, die in der Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 25 vorgesehen ist, wie später beschrieben wird.
  • Der Schwellwert "a" für die Regenerationssteuerung wird auf einen Wert der NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 festgelegt, der ermittelt wird, wenn die Konzentration der Schwefelkomponente, die im Kraftstoff enthalten ist, 100 ppm ist und die Laufleistung etwa 10000 km erreicht hat, wie in 7 gezeigt.
  • Die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 25 weist eine Normalkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 26 und eine Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 auf.
  • Die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 steuert den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 8, um die Wiederherstellungssteuerung durchzuführen, indem zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird, wenn die Wiederherstellsteuerungsbestimmungseinrichtung 22A die Notwendigkeit der Wiederherstellungssteuerung bestimmt, und führt die Regenerationssteuerung durch Einspritzen zusätzlichen Kraftstoffs durch, wenn die Regenerationssteuerungsbestimmungseinrichtung 22B die Notwendigkeit der Regenerationssteuerung bestimmt.
  • Die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 legt eine Einspritzstartzeit TINJ fest, bei der die Zusatzkraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der ermittelten Information gestartet wird (z. B. Motordrehzahl oder Motorlast), die von verschiedenen Sensoren kommend empfangen wird, und legt eine Zeitperiode (Einspritzzeit) fest, während der der zusätzliche Kraftstoff in jedem Zyklus eingespritzt wird.
  • Die Einspritzstartzeit TINJ und die Einspritzzeit der als Wiederherstellungssteuerung durchgeführten Zusatzkraftstoffeinspritzung werden festgelegt, wie in 6(a) gezeigt, so daß eine fette Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum entsteht.
  • Um die fette Atmosphäre zu erreichen, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf etwa 13 festgelegt, und der zusätzliche Kraftstoff wird für 2 s eingespritzt. Dabei beginnt der Zeitgeber 29 zu zählen, wenn die Zusatzkraftstoffeinspitzung gestartet wird, und der Zählwert des Zeitgebers 29 wird der Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 übergeben.
  • Die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung als Wiederherstellungssteuerung kann auch als "fette Spitze" oder "Fettgemischimpuls" bezeichnet werden, da die Steuerung vorübergehend eine fette Atmosphäre um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum erzeugen soll.
  • Die Wiederherstellungssteuerung erfolgt aus dem folgenden Grund. Wenn der Motor im Ansaugmagergemischmodus oder im Verdichtungsmagergemischmodus arbeitet, wird eine Sauerstoffüberschußatmosphäre (magere Atmosphäre) um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum erzeugt, und es findet die Reaktion statt, wie in der Formel (1) angegeben. Wenn der Motor im Magerbetriebsmodus für eine bestimmte Zeitperiode (z. B. etwa 60 s) oder länger weiterläuft, wird eine große Menge NOx im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert, und die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 verringert sich allmählich.
  • Um auf die Zunahme der Menge des adsorbierten NOx im Mager-NOx-Katalysator 13 und die Reduzierung der NOx-Umwandlungseffizienz zu reagieren, führt die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 eine Wiederherstellungssteuerung durch, indem zusätzlicher Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, um die Reaktion zu beschleunigen, wie in der oben angegebenen Formel (2) angegeben, um dadurch NOx aus dem Mager-NOx-Katalysator 13 abzugeben. Infolgedessen kann die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 verbessert werden, wie in 6(b) gezeigt. Man beachte, daß 6(b) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts ist, der in 7 mit X bezeichnet ist.
  • Da die Menge des Cerdioxids (CeO2) , die dem Vorkatalysator 11 hinzugefügt wird, erfindungsgemäß reduziert wird, wird verhindert, daß das CO, das dem Mager-NOx-Katalysator 13 unter der Wiederherstellungssteuerung zugeführt wird, oxidiert und von dem O2 verbraucht wird, der im Cerdioxid (CeO2) gespeichert ist, das im Vorkatalysator 11 enthalten ist, und daher kann das im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbierte NOx mit Sicherheit abgegeben werden, wodurch eine hohe Haltbarkeit des Katalysators 13 sichergestellt wird.
  • Als nächstes werden die Einspritzstartzeit TINJ und die Einspritzzeit der Zusatzkraftstoffeinspritzung, die als Regenerationssteuerung durchgeführt wird, jeweils so bestimmt, daß eine fette Atmosphäre (z. B. A/F entspricht etwa 12) mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration und einer bestimmten Temperatur (z. B. etwa 600°C oder mehr) um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum entsteht. Die Zusatzkraftstoffeinspritzung wird für eine bestimmte Zeitperiode (z. B. für etwa 3 min) als Wiederherstellungssteuerung durchgeführt.
  • Insbesondere wird die Einspritzstartzeit TINJ so festgelegt, daß die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 eine Zusatzkraftstoffeinspritzung als Regenerationssteuerung während einer Periode zwischen der mittleren Periode des Arbeitstakts jedes Zylinders und der späteren Periode des Ausstoßtakts durchführt, d. h. in einer Wärmeerhaltungsperiode, in der die Wärme, die aufgrund der normalen Kraftstoffeinspritzung durch die Hauptverbrennung erzeugt wird, noch im Brennraum verbleibt.
  • Die Einspritzstartzeit TINJ wird auf die oben beschriebene Weise festgelegt, da der Kraftstoff, der zusätzlich in den Brennraum eingespritzt wird, unbedingt verbrannt (oder nachverbrannt) werden muß, so daß eine fette Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration und einer hohen Temperatur (z. B. etwa 600°C) um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum erzeugt wird, um das SOx abzugeben, das im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist.
  • Insbesondere legt die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 die Einspritzstartzeit TING dadurch fest, daß die Hauptkraftstoffeinspritzstartzeit TbING korrigiert wird, auf deren Grundlage der zusätzliche Kraftstoff in der späteren Periode des Arbeitstakts oder später in Abhängigkeit von Kühlmitteltemperatur W, der EGR-(Abgasrückführungs-)Menge und der Zündeinstellung TIG für die Hauptverbrennung eingespritzt wird.
  • Die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 legt auch die Einspritzdüsenansteuerungszeit oder -periode tPLUS fest, indem die Hauptansteuerungszeit tB korrigiert wird, auf deren Grundlage der zusätzliche Kraftstoff je nach Einspritzstartzeit TING und Katalysatortemperatur C.C während oder nach dem Arbeitstakt eingespritzt wird.
  • Die Regenerationssteuerung, wie oben beschrieben, erfolgt aus dem folgenden Grund. Auch wenn der Fettgemischimpuls oder die Wiederherstellungssteuerung des Mager-NOx-Katalysators 13 in bestimmten Zeitintervallen (z. B. etwa 60 s) durchgeführt wird, tritt die Reaktion, die in der oben angegebenen Formel (3) angegeben ist, auch im Mager-NOx-Katalysator 13 auf, wenn er von einer Sauerstoffüberschußatmosphäre (magere Atmosphäre) umgeben ist, und deshalb wird SOx allmählich im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert, mit dem Ergebnis der Adsorption von Bariumsulfat BaSO4 im Mager-NOx-Katalysator 13. Auch wenn die Sauerstoffkonzentration um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum reduziert wird (das Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter wird), löst sich das Bariumsulfat BaSO4 nicht, sondern bleibt im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert. Folglich wird kein Bariumnitrat Ba(NO3) 2 entsprechend der Menge an Barium Ba, die zur Adsorption von SOx verwendet wird, mehr erzeugt, und die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators vermindert sich.
  • Um die vorbestimmte Zeitperiode zu messen, in der die Regenerationssteuerung erfolgt, beginnt der Zeitgeber 29 zu zählen, wenn die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuerung als Regenerationssteuerung gestartet wird, und der Zählwert des Zeitgebers 29 wird der Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 25 kontinuierlich zugeführt.
  • Wenn in der oben beschriebenen Anordnung die NOx-Umwandlungseffizienz bei Zunahme der Menge des adsorbierten SOx im Mager-NOx-Katalysator 13 abnimmt, wird die Reaktion, wie sie in der oben beschriebenen Formel (4) angegeben ist, aufgrund der Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung als Regenerationssteuerung beschleunigt, wodurch SOx vom Mager-NOx-Katalysator 13 abgegeben werden kann, und folglich kann sich die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 verbessern, wie in 7 gezeigt.
  • In 7 zeigt eine durchgezogene Linie A die NOx-Umwandlungseffizienz nach der Wiederherstellungssteuerung an, und die durchgezogene Linie B zeigt die NOx-Umwandlungseffizienz nach der Regenerationssteuerung an.
  • Da die Menge des Cerdioxids (CeO2), die im Vorkatalysator 11 enthalten ist, erfindungsgemäß reduziert wird, wird verhindert, daß CO, das dem Mager-NOx-Katalysator 13 unter der Regenerationssteuerung zuzuführen ist, oxidiert und von dem O2 verbraucht wird, der im Cerdioxid (CeO2) des Vorkatalysators 11 gespeichert ist, und dadurch kann das im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbierte SOx mit Sicherheit abgegeben werden, wodurch die hohe Haltbarkeit des Katalysators 13 sichergestellt wird.
  • Wenn der erfindungsgemäße Magergemischverbrennungsmotor so aufgebaut ist, wie oben beschrieben, werden die Wiederherstellungssteuerung und die Regenerationssteuerung durchgeführt, indem die Steuerroutine ausgeführt wird, wie im Flußdiagramm in 8 gezeigt.
  • Zunächst wird der Schritt S10 ausgeführt, um den Motor im Wiederherstellungssteuermodus zu betreiben. Im Wiederherstellungssteuermodus erfolgt der folgende Ablauf in den einzelnen Schritten der Steuerung, die in 8 dargestellt sind.
  • Die Menge des im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbierten NOx nimmt allmählich zu, während der Motor im Verdichtungsmagergemischbetriebsmodus oder im Ansaugmagergemischbetriebsmodus arbeitet. Um die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 wieder auf einen gewünschten Wert einzustellen oder zurückzustellen, wird daher bestimmt, ob die Wiederherstellungssteuerung durchgeführt werden muß, um das adsorbierte NOx aus dem Mager-NOx-Katalysator 13 abzugeben.
  • Die Wiederherstellsteuerungsbestimmungseinrichtung 22A beurteilt die Notwendigkeit der Wiederherstellungssteuerung, indem bestimmt wird, ob der Motor für eine bestimmte Zeitperiode (z. B. etwa 60 s) im Ansaugmagergemischbetriebsmodus oder im Verdichtungsmagergemischbetriebsmodus gelaufen ist oder nicht. Wenn anhand des Ergebnisses der oben genannten Beurteilung bestimmt wird, daß die Wiederherstellungssteuerung durchgeführt werden muß, steuert die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 die Kraftstoffeinspritzdüse 8 so, daß zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird (oder ein Fettgemischimpuls erzeugt wird), um dadurch die Wiederherstellungssteuerung durchzuführen.
  • Aufgrund der Zusatzkraftstoffeinspritzung wird eine fette Atmosphäre mit einem geringen Luft/Kraftstoff-Verhältnis um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum erzeugt, und das NOx, das auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist, wird mit dem Ergebnis einer verbesserten NOx-Umwandlungseffizienz des Katalysators 13 abgegeben.
  • Da hierbei der Vorkatalysator 11 erfindungsgemäß eine kleine oder eine Null-Menge an Cerdioxid (CeO2) enthält, wird verhindert, daß das CO, das unter der Wiederherstellungssteuerung zugeführt wird, oxidiert und von dem O2 verbraucht wird, der im Cerdioxid (CeO2) des Vorkatalysators 11 gespeichert ist, und es kann zum Abgeben des adsorbierten NOx aus dem Mager-NOx-Katalysator 13 verwendet werden.
  • Obwohl die Wiederherstellungssteuerung, wie oben beschrieben, zu gegebenen Zeitintervallen (z. B. etwa 60 s) durchgeführt wird, um das adsorbierte NOx aus dem Katalysator abzugeben, nimmt die Menge des SOx, die auch im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist, allmählich zu, da das adsor bierte SOx durch die oben beschriebene Wiederherstellungssteuerung nicht abgegeben werden kann. Folglich verschlechtert sich die NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 zu der Zeit, bei der das Fahrzeug eine Laufstrecke, z. B. etwa 10000 km, erreicht.
  • Im Schritt S20 berechnet die NOx-Umwandlungseffizienzberechnungseinrichtung 21 die NOx-Umwandlungseffizienz η des Mager-NOx-Katalysators 13, nachdem die Wiederherstellungssteuerung erfolgt ist. Im Schritt S30 bestimmt die Regenerationssteuerbestimmungseinrichtung 22B, ob die NOx-Umwandlungseffizienz η nach der Wiederherstellungssteuerung kleiner ist als der Schwellwert "a" oder nicht, und zwar zur Beurteilung der Notwendigkeit der Regenerationssteuerung.
  • Wenn bestimmt wird, daß die NOx-Umwandlungseffizienz η nach der Wiederherstellungssteuerung größer oder gleich dem Schwellwert "a" ist, kehrt die Steuerung zurück zu S10, da keine Regenerationssteuerung durchgeführt werden muß. Der Ablauf von Schritt S10 bis Schritt S30 wird somit wiederholt, bis die NOx-Umwandlungseffizienz η, die nach der Wiederherstellungssteuerung berechnet wird, kleiner wird als der Schwellwert "a" für die Regenerationssteuerung.
  • Wenn entschieden wird, daß die NOx-Umwandlungseffizienz η nach der Wiederherstellungssteuerung kleiner ist als der Wiederherstellungssteuerungsschwellwert "a", wird berücksichtigt, daß die NOx-Umwandlungseffizienz aufgrund der Adsorption von SOx auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 reduziert worden ist, und die Regenerationssteuerung muß durchgeführt werden. Dabei geht der Ablauf weiter mit Schritt S40, und der Motor wird im Regenerationssteuermodus betrieben. Im Regenerationssteuermodus steuert die Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 die Einspritzdüse 8 so, daß zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird, um den Mager-NOx-Katalysator 13 zu regenerieren.
  • Als Folge der Zusatzkraftstoffeinspritzung wird eine fette Atmosphäre mit einem geringen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einer bestimmten Temperatur (etwa 600°C oder höher) um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum erzeugt, so daß das SOx, das auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist, abgegeben wird, wobei eine verbesserte NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 sichergestellt wird.
  • Erfindungsgemäß wird verhindert, daß das CO, das durch die Regenerationssteuerung zugeführt wird, oxidiert und von SO2 verbraucht wird, das im Cerdioxid (CeO2) des Vorkatalysators 11 gespeichert ist, und daher kann das adsorbierte SOx mit Sicherheit aus dem Mager-NOx-Katalysator 13 abgegeben werden.
  • Die oben beschriebene Steuerroutine mit dem Schritt S10 bis S40 wird wiederholt.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der Ausführungsform der Erfindung ist so aufgebaut, wie oben beschrieben, und weist die Funktionen und Wirkungen auf, die nachstehend beschrieben werden.
  • In der vorliegenden Abgasreinigungsvorrichtung des Motors dient der Vorkatalysator 11, der unmittelbar hinter dem Motor angeordnet ist, dazu, HC im Abgas zu reduzieren, wenn der Motor im kalten Zustand läuft.
  • Wenn der Motor, der warmgelaufen ist, im stöchiometrischen Rückkopplungsbetriebsmodus arbeitet, dienen der Vorkatalysator 11 und der Dreiwegekatalysator 14 dazu, HC, CO und NOx im Abgas zu reduzieren. Wenn der Motor, der warmgelaufen ist, im Magerbetriebsmodus arbeitet, können der Vorkatalysator 11 und der Dreiwegekatalysator 14 unter Verwendung ihrer Reinigungscharakteristik NOx nicht reduzieren, aber der Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert das NOx im Abgas und verhindert, daß das NOx in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Da eine Grenze für die Menge des NOx vorhanden ist, die auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert werden kann, wird die Wiederherstellungssteuerung durchgeführt (ein Fettimpuls wird erzeugt), wenn die NOx-Umwandlungseffizienz reduziert wird. In der Wiederherstellungssteuerung wird eine Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum erzeugt, und das NOx, das auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert worden ist, wird abgegeben, um die NOx-Umwandlungseffizienz wieder auf den gewünschten Wert einzustellen.
  • Der größte Teil des NOx, der vom Mager-NOx-Katalysator 13 während der Wiederherstellungssteuerung abgegeben wird, wird durch den Dreiwegekatalysator 14, der hinter dem Katalysator 13 angeordnet ist, in eine unschädliche Substanz umgewandelt.
  • Da der erfindungsgemäße Vorkatalysator 11 nur eine kleine Menge oder gar kein Cerdioxid (CeO2) enthält, wird verhindert, daß das CO, das unter der Wiederherstellungssteuerung zugeführt wird, durch den O2 oxidiert wird, der im Cerdioxid (CeO2) des Vorkatalysators 11 gespeichert ist. Demnach kann das NOx, das auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist, mit Sicherheit aus dem Katalysator 13 abgegeben werden, und die NOx-Umwandlungseffizienz wird wieder auf den gewünschten Wert eingestellt.
  • Wenn sich die NOx-Umwandlungseffizienz aufgrund der Adsorption von SOx im Mager-NOx-Katalysator 13 verringert, wird die Regenerationssteuerung durchgeführt, bei der eine Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum entsteht, so daß das adsorbierte SOx aus dem Mager-NOx-Katalysator 13 abgegeben wird. Der Mager-NOx-Katalysator 13 wird also regeneriert, um dabei eine verbesserte NOx-Umwandlungseffizienz zu erreichen.
  • Da hierbei der erfindungsgemäße Vorkatalysator 11 eine kleine Menge oder gar kein Cerdioxid (CeO2) enthält, wird verhindert, daß das CO, das unter der Regenerationssteuerung zugeführt wird, durch den O2 oxidiert wird, der im Cerdioxid (CeO2) des Vorkatalysators 11 gespeichert ist. Demzufolge kann das SOx, das im Mager-NOx-Katalysator 13 gespeichert ist, mit Sicherheit vom Katalysator 13 abgegeben werden, und der Mager-NOx-Katalysator 13 kann somit regeneriert werden.
  • Wie oben beschrieben, ist in der vorliegenden Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors der Vorkatalysator 11, der im Abgaskanal vor dem NOx-Katalysator angeordnet ist, in der Lage, eine ausreichende Menge an HC im Abgas zu reduzieren, während der Motor im kalten Zustand anläuft. Wenn sich die NOx-Reinigungseffizienz aufgrund der Adsorption von NOx oder SOx auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 verringert, kann auch das adsorbierte NOx oder SOx mit Sicherheit vom Mager- NOx-Katalysator 13 abgegeben werden, um eine verbesserte Haltbarkeit des Katalysators 13 sicherzustellen, da der Vorkatalysator 11 nur eine kleine Menge oder gar kein Cerdioxid (CeO2) enthält und eine niedrige O2-Speicherkapazität hat.
  • In der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Abgasreinigungseinrichtung so aufgebaut, daß der Dreiwegekatalysator 14 als getrennte Komponente vorgesehen ist, die hinter dem Mager-NOx-Katalysator 13 angeordnet ist. Es ist jedoch möglich, einen einzigen Katalysator bereitzustellen, der sowohl die Funktion des Mager-NOx-Katalysators als auch die Funktion des Dreiwegekatalysators hat. In diesem Fall kann die O2-Speicherkapazität des Vorkatalysators 11 so eingestellt werden, daß sie niedriger ist als die eines einzigen Katalysators.
  • Wenn in der Abgasreinigungsvorrichtung der dargestellten Ausführungsform der Mager-NOx-Katalysator 13 von einer S-Vergiftung betroffen ist, kann der Motorbetrieb unter Verwendung eines schmalen oder reduzierten Magergemischbetriebsbereichs gesteuert werden, und die Funktion des Dreiwegekatalysators 14 sowie die des Mager-NOx-Katalysators 13 können effektiv genutzt werden, um eine Erhöhung der NOx-Komponente im Abgas zu vermeiden. Die Lebensdauer des Mager-NOx-Katalysators 13 kann verlängert oder ausgedehnt werden, und die Erhöhung der NOx-Komponente im Abgas kann allein durch Einengung des Magergemischbetriebsbereichs bei der Steuerung des Motorbetriebs vermieden werden.
  • In der Abgasreinigungsvorrichtung der dargestellten Ausführungsform wird die Wiederherstellungssteuerung durchgeführt, indem zusätzlicher Kraftstoff unter Steuerung der Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 eingespritzt wird, um eine fette Atmosphäre um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum zu erzeugen. Das Verfahren der Erzeugung der fetten Atmosphäre um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum als Wiederherstellungssteuerung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern es kann jedes andere Verfahren verwendet werden. Beispielsweise kann der Betriebsmodus des Motors in den Fettgemischmodus umgeschaltet werden.
  • In der Abgasreinigungsvorrichtung der dargestellten Ausführungsform wird die Regenerationssteuerung durchgeführt, indem zusätzlicher Kraftstoff unter Steuerung der Zusatzkraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 27 eingespritzt wird, um eine fette Atmosphäre um den Mager-NOx-Katalysator 13 herum zu erzeugen und um die Abgastemperatur zu erhöhen. Das Verfahren zur Erzeugung einer fetten Atmosphäre und zur Erhöhung der Abgastemperatur ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern es kann jedes andere Verfahren verwendet werden. Beispielsweise kann der Motor mit einem fetten Gemisch arbeiten, oder die Zündeinstellung kann verzögert oder verlangsamt werden, oder eine andere Vorrichtung (z. B. ein Katalysator mit elektrischer Heizung) kann verwendet werden.
  • In der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der dargestellten Ausführungsform sind NOx-Sensoren vor und hinter dem Mager-NOx-Katalysator 13 zum Zweck der Berechnung der NOx-Umwandlungseffizienz des Mager-NOx-Katalysators 13 vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern es kann nur ein NOx-Katalysator hinter dem Mager-NOx-Katalysator vorgesehen sein, zur Ermittlung der Menge des NOx im Abgas, das von der Abgasreinigungsvorrichtung 6 emittiert wird. Dabei kann die Menge des NOx im Abgas, die von der Abgasreinigungsvorrichtung 6 abgegeben wird, aus einer vorher eingestellten NOx-Menge, die in der ECU gespeichert ist, entsprechend den Motorbetriebsbedingungen ermittelt werden, und die Verschlechterung des Mager-NOx-Katalysators 13 kann abgeschätzt werden, indem die ermittelten Werte des NOx-Sensors und der in der ECU gespeicherte Wert verglichen werden.
  • Obwohl die Abgasreinigungsvorrichtung in der dargestellten Ausführungsform mit einem Einspritzverbrennungsmotor verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf einen anderen Motortyp angewendet werden, vorausgesetzt, der Motor kann in einem Magergemischmodus arbeiten.
  • In der Abgasreinigungsvorrichtung 6 in der dargestellten Ausführungsform wird die Regenerationssteuerung zum Abgeben des SOx durchgeführt, das auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist, um dadurch zu verhindern, daß der NOx-Katalysator 13 durch die Schwefelkomponente im Abgas vergiftet wird (S-Vergiftung). Das Verfahren zur Verhinderung der S-Vergiftung des Mager-NOx-Katalysators 13 ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern es kann das folgende Verfahren verwendet werden.
  • Ein SOx-Katalysator (S-TRAP) 12, der die Schwefelkomponente (SOx) im Abgas adsorbiert, kann vor dem Mager-NOx-Katalysator 13 im Abgaskanal 3 angeordnet sein, wie durch die gepunktete Linie in 1 dargestellt, um eine S-Vergiftung des Mager-NOx-Katalysators 13 zu verhindern.
  • Der SOx-Katalysator 12, der dazu dient, SOx im Abgas zu reduzieren, indem SOx dort adsorbiert wird, weist ein Substrat oder einen Träger, der aus Aluminiumoxid Al2O3 besteht, und eine Metallkomponente M', z. B. Strontium (Sr) als Adsorptionsmittel und Platin (Pt) als aktives Metall auf, die vom Aluminiumoxidsubstrat getragen werden. Obwohl in diesem Beispiel Aluminium Al2O3 zur Ausbildung des Substrats oder Trägers des SOx-Katalysators 12 verwendet wird, kann auch ein Substrat aus einem anderen Material, z. B. Zirkoniumoxid (ZrO2) verwendet werden.
  • Die Metallkomponente M', die vom SOx-Katalysator 12 getragen wird, adsorbiert SOx im Abgas unter einer Sauerstoffüberschußatmosphäre und gibt die Komponente M' ab, die NOx nur schwer adsorbiert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, d. h. wenn die Sauerstoffkonzentration erhöht ist. Beispielsweise ist die Metallkomponente M' aus Strontium (Sr), Kalium (Ca), Zink (Zn) und Mangan (Mn) gewählt.
  • Da es eine Grenze für die Menge des SOx gibt, die auf dem SOx-Katalysator 12 adsorbiert wird, wie beim NOx-Katalysator, kann zusätzlicher Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden, um eine fette Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um den SOx-Katalysator 12 herum zu erzeugen, so daß das adsorbierte SOx vom SOx-Katalysator 12 abgegeben wird, wobei eine Reduzierung der SOx-Umwandlungskapazität des SOx-Katalysators 12 verhindert wird. Da hierbei der Vorkatalysator eine niedrige O2-Speicherkapazität hat, wird das CO, das im Abgas enthalten ist, nicht vom Vorkatalysator oxidiert und ist somit in der Lage, SOx aus dem Katalysator abzugeben, ohne die Kraftstoffeinsparung zu beeinträchtigen.
  • Obwohl der SOx-Katalysator 12 SOx im Abgas adsorbiert, NOx im Abgas aber nicht adsorbiert, wird das NOx, das nicht auf dem Strontium-Katalysator adsorbiert wird, vom Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert, der hinter dem SOx-Katalysator 12 angeordnet ist.
  • Obwohl der SOx-Katalysator 12 hinter dem Vorkatalysator 11 im Abgaskanal 3 als getrenntes Teil in Bezug auf den Vorkatalysator 11 angeordnet ist, kann ein einziger Katalysator vorhanden sein, der sowohl die Dreiwegekatalysatorfunktion des Vorkatalysators als auch die Funktion des SOx-Katalysators erfüllt. Da der Vorkatalysator 11 hierbei nur eine kleine Menge Cerdioxid (CeO2) enthält, wird verhindert, daß SO2, das in diesem Katalysator eingeschlossen ist, mit dem O2 reagiert, der im Cerdioxid (CeO2) gespeichert ist, um SO3 bereitzustellen, das wiederum im Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert würde.
  • Zusätzlich zur Bereitstellung des SOx-Katalysators 12, wie oben beschrieben, kann die Regenerationssteuerung auch durchgeführt werden, um SOx abzugeben, das auf dem Mager-NOx-Katalysator 13 adsorbiert ist.
  • Wie oben ausführlich beschrieben, ist in der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung der Vorkatalysator, der vor der Abgasreinigungseirrichtung im Abgaskanal angeordnet ist, in der Lage, HC im Abgas mit Sicherheit zu reduzieren, wenn beispielsweise der Motor im kalten Zustand gestartet wird.
  • Dagegen hat der Vorkatalysator eine geringe O2-Speicherkapazität und kann daher das CO durchlassen, ohne es zu oxidieren, um eine ausreichende Menge von CO zum Abgeben von NOx oder SOx aus der Abgasreinigungsvorrichtung sicherzustellen, ohne die Kraftstoffeffizienz zu verringern.
  • Aus der hier beschriebenen Erfindung ist klar ersichtlich, daß diese auf verschiedene Weise variiert werden kann. Solche Variationen gelten nicht als Abweichung vom Schutzbereich der Ansprüche, und alle Modifikationen, wie sie für den Fachmann erkennbar sind, liegen im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.

Claims (6)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit: einer Abgasreinigungseinrichtung (13) mit einer Sauerstoffspeicherkapazität, die in einem Abgaskanal (3) der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist, zum Adsorbieren von NOx im Abgas, wenn ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, und zum Abgeben oder Reduzieren des adsorbierten NOx, wenn eine Sauerstoffkonzentration des Abgases reduziert ist; einem Vorkatalysator (11), der vor der Abgasreinigungseinrichtung im Abgaskanal (3) vorgesehen ist, und einer Steuereinrichtung (20) zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Gemischs des Abgases, so daß eine Atmosphäre mit einer reduzierten Sauerstoffkonzentration um die Abgasreinigungseinrichtung (13) herum erzeugt wird, wenn sich die NOx-Umwandlungseffizienz der Abgasreinigungseinrichtung (13) verringert, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkatalysator (11) eine niedrigere Sauerstoff-Speicherkapazität hat als die Abgasreinigungseinrichtung (13).
  2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abgasreinigungseinrichtung aufweist: einen NOx-Katalysator (13), der NOx im Abgas adsorbiert, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, und das adsorbierte NOx abgibt oder reduziert, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases reduziert ist, und einen Dreiwegekatalysator (14), der nach dem NOx-Katalysator (13) im Abgaskanal vorgesehen ist, zum Reduzieren schädlicher Komponenten im Abgas, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in der Nähe eines stöchiometrischen Verhältnisses ist.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Sauerstoffmenge, die im Vorkatalysator (11) adsorbiert wird, nicht größer ist als etwa 150 cm3 pro Liter Katalysatorvolumen, gemessen nach dem Sauerstoffimpulsverfahren.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Sauerstoffspeicherzusatz im Vorkatalysator (11) nicht größer ist als etwa 25 g pro Liter Katalysatorvolumen.
  5. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung einen SOx-Katalysator (12) aufweist, der vor der Abgasreinigungseinrichtung (13) und hinter dem Vorkatalysator (11) im Abgaskanal (3) vorgesehen ist, zum Adsorbieren von SOx im Abgas.
  6. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorkatalysator (11) die Funktion eines SOx-Katalysators aufweist, der SOx im Abgas absorbiert.
DE69816939T 1997-11-10 1998-11-10 Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine Expired - Lifetime DE69816939T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30737497 1997-11-10
JP30737497 1997-11-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69816939D1 DE69816939D1 (de) 2003-09-11
DE69816939T2 true DE69816939T2 (de) 2004-06-03

Family

ID=17968300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69816939T Expired - Lifetime DE69816939T2 (de) 1997-11-10 1998-11-10 Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7127883B1 (de)
EP (1) EP0915244B1 (de)
DE (1) DE69816939T2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006030213A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Fev Motorentechnik Gmbh Homogenisiertes Einspritzverfahren

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6148612A (en) * 1997-10-13 2000-11-21 Denso Corporation Engine exhaust gas control system having NOx catalyst
DE10005473C2 (de) * 2000-02-08 2002-01-17 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zur Desulfatisierung eines Stickoxidspeicherkatalysators
US6308515B1 (en) * 2000-03-17 2001-10-30 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for accessing ability of lean NOx trap to store exhaust gas constituent
DE60123557T2 (de) * 2000-06-30 2007-06-28 Ict Co. Ltd. Katalytische vorrichtung zur abgasreinigung
DE10043098A1 (de) * 2000-09-01 2002-07-11 Volkswagen Ag Verfahren zur NOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
US6591604B2 (en) * 2001-06-19 2003-07-15 Ford Global Technologies, Llc Oxygen storage capacity estimation
DE10164833A1 (de) * 2001-07-03 2004-06-09 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlungseinrichtung und Betriebsverfahren hierfür
US7198952B2 (en) 2001-07-18 2007-04-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst deterioration detecting apparatus and method
US6803236B2 (en) 2001-08-10 2004-10-12 Delphi Technologies, Inc. Diagnostic system for monitoring catalyst performance
DE10242302A1 (de) * 2002-09-12 2004-03-18 Robert Bosch Gmbh Anordnung zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine und Verfahren hierzu
US7329629B2 (en) 2002-10-24 2008-02-12 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for lean burn engines
DE10300298A1 (de) 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
DE10300408A1 (de) * 2003-01-09 2004-07-22 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zur Behandlung eines Fluids und Wabenkörper
FR2862703B1 (fr) * 2003-11-25 2006-02-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de desulfatation d'un piege a nox, pour moteur de vehicule automobile
FR2862702B1 (fr) * 2003-11-25 2006-02-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de desulfatation d'un piege a nox
JP2005224682A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Hitachi Ltd 内燃機関用排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法
EP1653069B1 (de) * 2004-10-26 2018-03-21 Volvo Car Corporation Methode und Verbrennungsystem für das Verbessern der Verbrennungeigenschaften für eine Diesel Brennkraftmaschine mit direkter Einspritzung
DE102006025050B4 (de) * 2006-05-27 2014-04-03 Fev Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsanlage
WO2008080952A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum beheizen eines in einem abgasbereich eines verbrennungsprozesses angeordneten katalysators und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
JP5121240B2 (ja) * 2007-02-02 2013-01-16 ボッシュ株式会社 排気浄化システムの故障診断装置及び排気浄化システムの故障診断方法
JP5037283B2 (ja) * 2007-09-26 2012-09-26 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US20090193795A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for regenerating an aftertreatment device for a spark-ignition direct-injection engine
WO2009110373A1 (ja) 2008-03-03 2009-09-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4333803B1 (ja) * 2008-04-22 2009-09-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8505281B2 (en) 2009-09-30 2013-08-13 Cummins Inc. Techniques for enhancing aftertreatment regeneration capability
GB2485777A (en) * 2010-11-23 2012-05-30 Gm Global Tech Operations Inc Method and apparatus for operating a lean NOx trap
DE102014204682A1 (de) * 2014-03-13 2015-10-01 Umicore Ag & Co. Kg Katalysatorsystem zur Reduzierung von Schadgasen aus Benzinverbrennungsmotoren
US20170268397A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Hyundai Motor Company Catalytic device for stoichiometric air-fuel ratio gasoline engine and catalytic system including the same
GB2555483B (en) * 2016-11-01 2020-02-26 Jaguar Land Rover Ltd Exhaust gas treatment method and apparatus
CN112780427B (zh) * 2021-01-20 2022-11-29 潍柴动力股份有限公司 一种发动机系统的控制方法及装置

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5083427A (en) * 1990-02-12 1992-01-28 Ford Motor Company Apparatus and method to reduce automotive emissions using filter catalyst interactive with uego
DE4024801A1 (de) * 1990-08-04 1992-02-06 Porsche Ag Abgasanlage einer brennkraftmaschine
US5201802A (en) * 1991-02-04 1993-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for an internal combustion engine
US5159810A (en) * 1991-08-26 1992-11-03 Ford Motor Company Catalytic converter monitoring using downstream oxygen sensor
KR960002348B1 (ko) * 1991-10-03 1996-02-16 도요다 지도오샤 가부시끼가이샤 내연기관의 배기정화장치
JPH05187230A (ja) 1992-01-14 1993-07-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US5349816A (en) * 1992-02-20 1994-09-27 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust emission control system
JP2605586B2 (ja) * 1992-07-24 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US5433074A (en) * 1992-07-30 1995-07-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an engine
JP2605553B2 (ja) * 1992-08-04 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
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
JP2857657B2 (ja) * 1993-09-06 1999-02-17 本田技研工業株式会社 内燃エンジンの排気ガス浄化装置
JP3344040B2 (ja) * 1993-11-25 2002-11-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2983429B2 (ja) * 1994-02-25 1999-11-29 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気ガス浄化装置
US5509267A (en) * 1994-11-14 1996-04-23 General Motors Corporation Automotive vehicle catalyst diagnostic
US6044644A (en) * 1994-12-06 2000-04-04 Engelhard Corporation Close coupled catalyst
JPH08294618A (ja) 1995-04-28 1996-11-12 Honda Motor Co Ltd 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置
JP3899534B2 (ja) * 1995-08-14 2007-03-28 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化方法
DE69635969T2 (de) * 1995-09-11 2007-01-04 Toyota Jidosha K.K., Toyota Verfahren zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors
US5656244A (en) * 1995-11-02 1997-08-12 Energy And Environmental Research Corporation System for reducing NOx from mobile source engine exhaust
US5727385A (en) * 1995-12-08 1998-03-17 Ford Global Technologies, Inc. Lean-burn nox catalyst/nox trap system
US5878567A (en) * 1996-01-22 1999-03-09 Ford Global Technologies, Inc. Closely coupled exhaust catalyst system and engine strategy associated therewith
JPH1071325A (ja) * 1996-06-21 1998-03-17 Ngk Insulators Ltd エンジン排ガス系の制御方法および触媒／吸着手段の劣化検出方法
JP3316137B2 (ja) * 1996-07-26 2002-08-19 株式会社日立製作所 エンジンの排気浄化装置
WO1998011978A1 (en) * 1996-09-19 1998-03-26 Precision Combustion Inc. Catalytic method
US5771685A (en) * 1996-10-16 1998-06-30 Ford Global Technologies, Inc. Method for monitoring the performance of a NOx trap
US5743084A (en) * 1996-10-16 1998-04-28 Ford Global Technologies, Inc. Method for monitoring the performance of a nox trap
JP3331161B2 (ja) * 1996-11-19 2002-10-07 本田技研工業株式会社 排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法
US5746049A (en) * 1996-12-13 1998-05-05 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for estimating and controlling no x trap temperature
US5758493A (en) * 1996-12-13 1998-06-02 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for desulfating a NOx trap
GB2324052A (en) * 1997-04-11 1998-10-14 Ford Motor Co Heating of a storage trap
US5974788A (en) * 1997-08-29 1999-11-02 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for desulfating a nox trap
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
US6148612A (en) * 1997-10-13 2000-11-21 Denso Corporation Engine exhaust gas control system having NOx catalyst
JP3446582B2 (ja) * 1998-01-14 2003-09-16 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
DE19802631C1 (de) * 1998-01-24 1999-07-22 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Einrichtung zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors
US6182443B1 (en) * 1999-02-09 2001-02-06 Ford Global Technologies, Inc. Method for converting exhaust gases from a diesel engine using nitrogen oxide absorbent
JP2000265825A (ja) * 1999-03-18 2000-09-26 Nissan Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
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
JP2000282848A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
US6418711B1 (en) * 2000-08-29 2002-07-16 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for estimating lean NOx trap capacity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006030213A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Fev Motorentechnik Gmbh Homogenisiertes Einspritzverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DE69816939D1 (de) 2003-09-11
US7127883B1 (en) 2006-10-31
EP0915244A2 (de) 1999-05-12
EP0915244A3 (de) 2000-12-06
EP0915244B1 (de) 2003-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69816939T2 (de) Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine
DE60200645T2 (de) Abgaskontrollvorrichtung für Brennkraftmaschine und Regelverfahren dafür
DE69817718T2 (de) Abgasreiniger für direkteingespritzte verbrennungsmotoren
DE10011612B4 (de) Emissionssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE69809511T3 (de) Vorrichtung zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine
DE19944694B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung
DE69928844T2 (de) Abgasreinigungvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE60104737T2 (de) Abgasreinigungsgerät und -verfahren, für eine Brennkraftmaschine
DE60302537T2 (de) Abgasemissionskontrollvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Regelverfahren dafür
DE69221287T3 (de) Gerät zum reinigen von verbrennungsmotor-abgasen
DE102004052272B4 (de) Katalysatoraufbereitungsverfahren
DE10335828B4 (de) Abgasemissionssteuerverfahren und Abgasemissionssteuervorrichtung
DE60111689T2 (de) Verfahren zum reinigen von abgasen
DE60314611T2 (de) Abgasentgiftungssystem und verfahren zu dessen steuerung
DE602004001595T2 (de) Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine
DE102013210120B4 (de) Abgasreinigungssystem eines Verbrennungsmotors
DE60114423T2 (de) Abgasemissionssteuersystem einer brennkraftmaschine
WO1999022129A1 (de) Verfahren zum betrieb einer kolbenbrennkraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung und abgasnachbehandlung
DE19913949C2 (de) Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen
DE60126871T2 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE60032399T2 (de) Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine
DE60102985T2 (de) Abgasemissions-Steuerungssystem für Verbrennungsmotoren
DE69926196T2 (de) Brennkraftmaschine
DE10329647B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
EP0860594B1 (de) Verfahren zur Regeneration einer Stickoxidfalle im Abgassystem eines Verbrennungsmotors sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition