DE69922883T2 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • 1. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung, welche mit einem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator zum Absorbieren von NOx bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis im einströmenden Abgas und zum Freigeben des absorbierten NOx bei verringerter Sauerstoffkonzentration im einströmenden Abgas ausgerüstet ist.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • Es ist ein NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator bekannt, welcher bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis im einströmenden Abgases NOx absorbiert und bei verringerter Sauerstoffkanzentration im einströmenden Abgas das absorbierte NOx freigibt.
  • Eine mit einem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator ausgerüstete Abgasreinigungsvorrichtung ist zum Beispiel im japanischen Dokument 2600492 offenbart. Der im Abgaskanal einer mit magerem Luft/Brennstoff-Verhältnis betriebenen Maschine angeordnete NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbiert das im Abgas enthaltene NOx, wenn die Maschine mit einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis betrieben wird, doch sobald die im Katalysator absorbierte NOx-Menge ansteigt, wird die Maschine kurzzeitig auf ein Luft/Brennstoff-Gemisch umgestellt, welches geringer ist als das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis (fettes Luft/Brennstoff-Gemisch), um das im Katalysator absorbierte NOx wieder frei zu geben und durch Reduktion zu reinigen. Mit anderen Worten, bei Umstellung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses im Abgas von mager auf fett sinkt im Vergleich zu einem größeren Luft/Brennstoff-Verhältnis als dem stöchiometrischen (mager) die Sauerstoffkonzentration im Abgas drastisch, während die Mengen an unverbranntem HC und CO drastisch steigen. Das heißt, daß beim Umstellen der Maschine auf ein fettes Luft/Brennstoff-Gemisch auch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases von mager auf fett umgestellt wird, so daß durch die Verringerung der Sauerstoffkonzentration im Abgas der Katalysator das absorbierte NOx wieder frei setzt. Das Abgas mit einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis enthält relativ große Mengen an unverbranntem HC und CO, welche mit dem freigesetzten NOx eine Reaktion eingehen und dieses reduzieren.
  • Gemäß der im oben genannten Dokument 2600492 offenbarten Abgasreinigungsvorrichtung wird beim Betreiben der Maschine mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch das emittierte NOx im NOx-Absorptians-/Reduktionskatalysator absorbiert und bei Umstellung auf eine fetten Spitze wieder freigesetzt und gleichzeitig durch Reduktion gereinigt.
  • Es hat sich jedoch herausgestellt, daß beim Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator und gleichzeitigem Reinigen durch Reduktion zu Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze oft ungereinigtes NOx in die Atmosphäre emittiert wird.
  • Obwohl die Ursache für das Emittieren von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator zu Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze nicht vollständig geklärt ist, wird dieses Verhalten dem Fakt zuge schrieben, daß die NOx-Absorptionskapazität (maximale NOx-Absorptionsmenge) des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators sich in Übereinstimmung mit dem Luft/Brennstoff-Verhältnis ändert.
  • Wenn während des Betreibens der Maschine mit einem sehr mageren Luft/Brennstoff-Gemisch schnell auf ein fettes Luft/Brennstoff-Gemisch ungestellt wird, tritt durch die schnelle Drehmomentänderung ein Drehmomentstoß auf. Um das zu verhindern, wird das magere Luft/Brennstoff-Gemisch (z.B. ein Verhältnis von 30 %) nicht abrupt auf ein fettes Gemisch umgestellt. Mit anderen Worten, das sehr magere Luft/Brennstoff-Gemisch (Verhältnis etwa 30) wird zunächst auf ein nahe dem stöchiometrischen Wert liegendes Gemisch (moderates Verhältnis von etwa 20) und nach einigen Umdrehungen bei diesem Gemisch auf ein fettes Luft/Brennstoff-Gemisch gebracht. Das heißt, der Übergang von einem sehr mageren zu einem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch erfolgt nicht plötzlich, sondern allmählich, wobei die Maschine eine bestimmte Zeit mit einem moderaten Luft/Brennstoff-Gemisch betrieben wird, so daß kein Drehmomentstoß auftritt.
  • Wie bereits erwähnt, wird die Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators vom Luft/Brennstoff-Verhältnis des in diesen strömenden Abgases beeinflußt und nimmt im moderaten Bereich ab. 11 zeigt in Diagrammform die Beziehung zwischen der Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators (maximale NOx-Absorptionsmenge) und dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des in diesen strömenden Abgases. Wie aus 11 hervor geht, bleibt ab einem Luft/Brennstoff-Verhältnis von 20 die Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators nahezu konstant. Mit sinkendem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases ab dem Wert 20 wird die Absorptions kapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators geringer und erreicht beim stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis die Größe Null.
  • Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases von einem mageren Wert über 20, bei welchem nahezu die gesamte Menge des im Abgas enthaltenen NOx von diesem absorbiert wird, in einen moderaten Bereich unter 20 absinkt, kann infolge der sich verringernden Absorptionskapazität die maximale NOx-Menge nicht mehr absorbiert werden, so daß das Freisetzen von NOx erfolgt, und zwar in einer Menge, welche der gestrichelten Fläche in 11 entspricht. Da bei moderaten Luft/Brennstoff-Verhältnissen ganz geringe Mengen an HC und CO im Abgas enthalten sind, wird das im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzte NOx von diesem nicht reduziert, sondern ungereinigt ausgestoßen.
  • Im vorhergehenden Abschnitt wurde der Fall beschrieben, in welchem das Luft/Brennstoff-Verhältnis von einem mageren Wert größer 20 über einen mäßig mageren Bereich auf einen fetten Wert verändert worden war. Das dabei aufgetretene Problem könnte sich in dem Fall ergeben, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis von einem fetten Wert auf einen mäßig mageren Wert verändert wird.
  • Es ist allgemein bekannt, daß bei einer Verringerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf mäßig magere Werte die von der Maschine emittierte NOx-Menge ansteigt. 12 zeigt in Diagrammform die Beziehung zwischen dem Luft/Brennstoff-Verhältnis bei einer mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch betriebenen Maschine (Luft/Brennstoff-Verhältnis in der Brennkammer) und der NOx-Konzentration im emittierten Abgas. Wie aus der mit dem Bezugszeichen A gekennzeichneten Kurve hervor geht, wird die von der Maschine emittierte NOx-Menge mit steigendem Luft/Brennstoff-Verhältnis bis etwa zum stöchiometrischen Wert größer, erreicht in einem Bereich zwischen 20 und 23 das Maximum und verringert sich dann wieder. Bei einer Maschine mit einem Abgasreinigungskatalysator in Form eines Dreiwege-Katalysators, welcher vor dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator im Abgaskanal angeordnet ist, wird im Falle eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses unter dem stöchiometrischen Wert (fetter) nahezu alles im Abgas enthaltene NOx reduziert. In diesem Fall, repräsentiert durch die in 12 mit dem Bezugszeichen B gekennzeichnete Kurve, wird die NOx-Konzentration in dem zum NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator hinter dem Abgasreinigungskatalysator strömenden Abgas bei einem Luft/Brennstoff-Verhältnis unter dem stöchiometrischen Wert fast Null, steigt ab dem stöchiometrischen Wert aber steil an und geht in die Kurve A über.
  • Wenn die Maschine mit einem moderat mageren Luft/Brennstoff-Gemisch (Bereich vom stöchiometrischen Wert bis auf etwa 20) betrieben wird, steigt die NOx-Menge in dem von der Maschine emittierten und in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgas bis fast auf das Maximum an. Wie bereits erwähnt, sinkt im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse die Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators. Demzufolge könnte der Fall eintreten, daß beim Durchlaufen des Bereichs mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse nicht alles NOx in dem von der Maschine emittierten Abgas vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbiert, sondern ungereinigt, aber nicht spontan freigesetzt wird, selbst wenn die in diesem absorbierte NOx-Menge relativ gering ist.
  • In der Praxis kann in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine (Last usw.) das Luft/Brennstoff-Gemisch über einen großen Bereich von fett auf mager geändert und dadurch oft ungereinigtes NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzt werden, so daß die Maschine nicht nur bei einer fetten Spitze, sondern auch mit mäßig mageren Luft/Brennstoff-Gemischen betrieben wird. In dieser Spezifikation wird das Freisetzen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator bei Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses im mäßig mageren Bereich „spontanes Freisetzen" genannt, um zwischen diesem und dem beabsichtigten Freisetzen beim Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze zu unterscheiden.
  • In vielen Fällen wird eine Magerverbrennungsmaschine mit Luft/Brennstoff-Gemischen über 20 betrieben. Wenn zum Beispiel für das Beschleunigen oder für eine Bergfahrt eine große Maschinenleistung oder beim Betätigen der Bremse ein Unterdruck erforderlich ist, wird das Luft/Brennstoff-Gemisch oft von mager auf fett umgestellt. In diesem Fall wird beim Umstellen des Luft/Brennstoff-Gemischs ein Bereich mäßig magerer Verhältnisse durchlaufen, um bei Übergang auf die fette Spitze einen Drehmomentstoß zu verhindern. Deshalb durchläuft beim Beschleunigen des Fahrzeugs oder bei einer Bergfahrt auch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des emittierten und in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases den Bereich mäßig magerer Werte, bevor dieses eine fette Spitze erreicht, so daß aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator oft NOx spontan freigesetzt wird.
  • Das Freisetzen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator beim Betreiben der Maschine bei jeder fetten Spitze oder bei jeder Änderung des Luft/Brennstoff-Gemischs zum Erreichen des gewünschten Betriebszustan des der Maschine ist ein Anzeichen für insgesamt ungenügte NOx-Reinigungseffizienz.
  • Im Dokument JP 06-212961 ist ein NOx-Absorptionselement offenbart, welches bei mageren Luft/Brennstoff-Verhältnissen NOx absorbiert und bei sinkender Sauerstoffkonzentration im Abgas das absorbieret NOx freisetzt. Zum Regenerieren dieses in einer Dieselmaschine verwendeten NOx-Absorptionselements wird beim Auslösen des Regenerierstartsignals während des Explosionshubs der Maschine zusätzlich Brennstoff eingespritzt, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis des emittierten Abgases zu erhöhen und dadurch absorbiertes NOx freizusetzen. Das NOx-Absorptionselement weist einen Stützkörper aus Aluminium sowie Erdalkalimetalle, ein Seltenerdmetall und Edelmetalle auf. Die Absorptionskapazität dieses NOx-Absorptionselements wird mit sinkendem Gehalt an O2 im Abgas kleiner.
  • In den Dokumenten US 5,771,686 und EP 0732485 sind Abgasreinigungssystem offenbart, bei welchen eine NOx-Falle zum Speichern von NOx bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis des in diese strömenden Abgases verwendet wird. Um die NOx-Falle zu regenerieren und das gespeicherte NOx zu reduzieren, wird eine Anreicherung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in diese strömenden Abgases vorgeschlagen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung, um das Freisetzen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator bei Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses vom stöchiometrischen Wert auf magere Werte, wie es bei einem Abgasreinigungssy stem gemäß dem Stand der Technik der Fall ist, zu verhindern.
  • Diese Aufgabe erfüllt die im Anspruch 1 definierte Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Beibehalten eines eher fetten als des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases bei Änderung des Luft/Brennstoff-Gemischs der Maschine auf magere Werte. Das Abgas mit einem eher fetten als dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis hat eine geringe Sauerstoffkonzentration und enthält HC und CO in relativ großen Mengen. Auch wenn das Luft/Brennstoff-Gemisch für das Betreiben der Maschine auf magere Werte (vom stöchiometrischen Wert auf einen mageren Wert von etwa 20) verändert wird, muß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases fett sein, um absorbiertes NOx freizusetzen und dieses durch eine Reduktionsreaktion mit dem HC und CO im Abgas zu reinigen, damit kein ungereinigtes NOx an die Atmosphäre gelangt. Änderung des Luft/Brennstoff-Gemischs bedeutet (1) zeitweilige Änderung bei Durchlaufen eines Bereichs besonders magerer Werte, (2) Änderung aus einem Bereich anderer Luft/Brennstoff-Verhältnisse und kontinuierliches Betreiben bei mageren Luft/Brennstoff-Gemischen oder (3) Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses innerhalb eines Bereichs magerer Werte.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung kann mit einer Einheit zum Einspritzen von Sekundärbrennstoff ausgerüstet werden, welche bei Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf besonders magere Werte während des Expansionshubs oder des Ausstoßhubs über die Ventile zum direkten Einspritzen von Brennstoff in die Zylinder der Maschine Sekundärbrennstoff einspritzt, wobei das Einspritzen von Sekundärbrennstoff während des Expansionshubs mindestens unmittelbar nach Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf magere Werte erfolgt.
  • Wenn unter diesem Aspekt der Erfindung das Luft/Brennstoff-Gemisch auf magere Werte verändert wird, erfolgt das Einspritzen von Sekundärbrennstoff, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases auf einem fetten Wert zu halten. Das Einspritzen des Sekundärbrennstoffs während des Expansionshubs erfolgt mindestens unmittelbar nach Veränderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses. Der während des Expansionshubs in den Zylinder eingespritzte Brennstoff vermischt sich bei der in diesem herrschenden hohen Temperatur mit dem verbrannten Gas, wobei große Mengen Kohlenwasserstoffe mit relativ niedrigen Molekulargewichten gebildet werden. Die unmittelbar nach Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zugeführten äußerst aktiven Kohlenwasserstoffe gehen mit dem aus dem NOx-Absorptions-/Reaktionskatalysator freigesetzten NOx eine Reaktion ein und reinigen dieses, so daß kein ungereinigtes NOx an die Atmosphäre gelangt.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung kann mit weiteren Einheiten ausgerüstet werden, zum Beispiel mit einer Einheit zum Bestimmen des Freisetzens von NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator bei Änderung der Betriebsbedingungen der Maschine und einer Steuereinheit zum Einstellen eines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases, wenn die Bestim mungseinheit das Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator bestimmt hat, um dieses vor dem spontanen Freisetzen durch Reduktion zu reinigen.
  • Wenn die Bestimmungseinheit auf der Grundlage geänderter Betriebsbedingungen der Maschine spontanes Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator bestimmt, stellt die Steuervorrichtung das Luft/Brennstoffverhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases auf einen fetten Wert ein, bevor das Freisetzen beginnt, so daß das freigesetzte NOx durch die stattfindende Reduktion gereinigt wird. Wenn dann die Maschine in einem Zustand betrieben wird, bei welchem die Wahrscheinlichkeit des spontanen Freisetzens von NOx besteht, kann der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator ganz geringe Mengen NOx absorbieren. Das heißt, daß ausreichend Absorptionskapazität bleibt, damit kein NOx freigesetzt wird. Demzufolge wird trotz Änderung der Betriebsbedingungen der Maschine kein ungereinigtes NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzt.
  • „Änderung der Betriebsbedingungen der Maschine" bedeutet bei dieser Erfindung sowohl Ändern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Abgases im Auspuff als auch Ändern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases ohne Ändern desselben im Auspuff.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher erkennbar.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Abgasreinigungsreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung, installiert in einer Fahrzeugbrennkraftmaschine mit Innenverbrennung.
  • 2 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer modifizierten ersten Ausführungsform.
  • Die 4A und 4B zeigen im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer modifizierten vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 11 zeigt in Diagrammform die Beziehung zwischen der NOx-Absorptionskapazität eines NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators und dem Luft/Brennstoff-Verhältnis.
  • 12 zeigt in Diagrammform die Änderung der von einer Brennkraftkraftmaschine mit Innenverbrennung emittierten NOx-Menge bei Änderung des Luft/Brennstoff-Gemischs der Maschine.
  • 13 zeigt im Flußplan die Steuerung des Freisetzens von NOx gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 14 zeigt im Flußplan die Steuerung des Freisetzens von NOx gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNSGFORMEN
  • Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, installiert in einer Fahrzeugbrennkraftmaschine mit Innenverbrennung.
  • In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 eine Fahrzeugbrennkraftmaschine mit Innenverbrennung. Diese Maschine ist eine Benzinmaschine mit vier Zylindern #1 bis #4, in welche durch Einspritzventile 111 bis 114 Brennstoff direkt eingespritzt wird. Diese Maschine, auf welche später näher eingegangen wird, kann über einen großen Bereich von Luft/Brennstoff-Verhältnissen, daß bei mageren Werten größer als der stöchiometrische Wert bis fetten Werten kleiner als der stöchiometrische Wert betrieben werden.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die vier Zylinder #1 bis #4 in eine Gruppe aus den Zylindern #1 und #4 und eine Gruppe aus den Zylindern #2 und #3 unterteilt, wobei das Zünden in der Reihenfolge 1-3-4-2 erfolgt. Der Auslaßkanal jedes Zylinders ist entsprechend den beiden Zylindergruppen an zwei nicht miteinander verbundne Verteiler angeschlossen, welche wiederum an je einen Abgaskanäle angeschlossen sind. In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 21a den Verteiler für die Zylinder #1 und #4, das Bezugszeichen 2a den Abgaskanal für diese Zylindergruppe, das Bezugszeichen 21b den Verteiler für die Zylinder #2 und #3 und das Bezugszeichen 2b den Abgaskanal für diese Zylindergruppe. Im Abgaskanal 2a ist ein Dreiwege-Katalysator 5a und im Abgaskanal 2b ein Dreiwege-Katalysator 5b angeordnet, welche nachfolgend Startkatalysatoren „SK" genannt werden. Die beiden separaten Abgaskanäle 2a und 2b münden in einen hinter den SK-Katalysatoren liegenden gemeinsamen Abgaskanal 2.
  • Im gemeinsamen Abgaskanal 2 ist ein später näher beschriebener NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 angeordnet. In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 29a einen vor dem Startkatalysator 5a im Verteiler 21a angeordneten Luft/Brennstoff-Sensor, das Bezugszeichen 29b einen vor dem Startkatalysator 5b im Verteiler 21b angeordneten Luft/Brennstoff-Sensor und das Bezugszeichen 31 einen hinter dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 im Auspuffrohr angeordneten Luft/Brennstoff-Sensor. Diese drei Luft/Brenn stoff-Sensoren 29a, 29b und 31 sind sogenannte Linearsensoren, welche ein dem jeweiligen Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases entsprechendes Signal senden.
  • Der Auslaßkanal jedes Zylinders #1 bis #4 der Maschine 1 ist über den entsprechenden der vier Ansaugverteiler 11 bis 14 an einen Saugbehälter 10a und dieser wiederum an einen gemeinsamen Ansaugkanal 10 angeschlossen. Bei dieser Ausführungsform ist im Ansaugkanal 10 ein Drosselventil 15 angeordnet. Das Drosselventil 15 ist ein elektronisch gesteuertes Ventil, welches von einem Betätigungselement 15a in Form eines geeigneten Schrittmotors betätigt wird, wenn eine später näher beschriebene ECU 30 ein dem gewünschten Öffnungsrad entsprechendes Steuersignal sendet.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die elektronische Steuereinheit (ECU) 30 ein allgemein bekannter, mit einem RAM, einem ROM und einer CPU ausgerüsteter Mikrocomputer, welcher die Grundsteuerungen der Maschine 1 wie die Zündsteuerung und Brennstoffeinspritzsteuerung durchführt. Bei dieser Ausführungsform steuert die ECU 30 weitere Vorgänge wie das Ändern des Luft/Brennstoff-Gemischs der Maschine durch Änderung des Einspritzmodus über die Direkteinspritzventile 111 bis 114 entsprechend den Betriebsbedingungen der Maschine und das kurzzeitige Ändern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Abgases auf eine fette Spitze beim Betreiben der Maschine mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch, um absorbiertes NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freizusetzen. Wenn bei Änderung der Maschinenbetriebsbedingungen spontanes Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 zu erwarten ist, steuert die ECU 30 diesen Vorgang entsprechend, um kein ungereinigtes NOx spontan freizusetzen.
  • Der Eingangskanal der ECU 30 empfängt mehrere Signale, ein vom Sensor 29a gesendetes, das Luft/Brennstoff-Verhältnis am Eingang des Startkatalysators 5a repräsentierendes Signal, ein vom Sensor 29b gesendetes, das Luft/Brennstoff-Verhältnis am Eingang des Startkatalysators 5b repräsentierendes Signal, ein vom Sensor 31 gesendetes, das Luft/Brennstoff-Verhältnis am Ausgang des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 repräsentierendes Signal, ein vom Sensor 33 im Ansaugverteiler (nicht dargestellt) gesendetes, den Luftansaugdruck repräsentierendes Signal und ein Impulssignal, welches von einem neben der Kurbelwelle der Maschine (nicht dargestellt) in einem bestimmten Drehwinkel zu dieser angeordneten Drehzahlsensor 35 gesendet wird. Bei dieser Ausführungsform empfängt der Eingangskanal der ECU 30 auch ein Signal, welches von einem neben dem Beschleunigungspedal (nicht dargestellt) der Maschine 1 angeordneten Öffnungsgradsensor 37 gesendet wird und den Betätigungsweg des vom Fahrzeugführer betätigten Beschleunigungspedals repräsentiert. Jeweils nach einem bestimmten Zeitintervall wird von der ECU 30 der Ausgang des Sensors 33 und der des Sensors 37 einer A/D-Wandlung unterzogen, wobei die erhaltenen Größen als Ansaugdruck PM bzw. Öffnungsgrad ACCP auf einer bestimmten Arbeitsfläche im RAM der ECU 30 gespeichert werden. Auf der Grundlage des Intervalls zwischen den vom Drehzahlsensor 35 gesendeten Impulssignalen berechnet die ECU die Maschinendrehzahl NE und speichert diese auf einer bestimmten Arbeitsfläche im RAM. Ausgangskanäle der ECU 30 sind über eine Brennstoffeinspritzschaltung (nicht dargestellt) an die Direkteinspritzventile 111 bis 114 angeschlossen, um die in die Zylinder einzuspritzende Brennstoffmenge und den Einspritzzeitpunkt zu steuern.
  • Bei dieser Ausführungsform steuert die ECU 30 die Maschine 1 in Abhängigkeit von deren Betriebsbedingungen nach den folgenden 5 Verbrennungsmodi:
    • (1) Ladungsschichtenverbrennung eines mageren Luft/Brennstoff-Gemischs (Brennstoff wird nur einmal während des Kompressionshubs eingespritzt).
    • (2) Ladungsschichtenverbrennung eines gleichmäßigen mageren Luft/Brennstoff-Gemischs (wird einmal während des Ansaughubs und einmal während des Kompressionshubs eingespritzt).
    • (3) Verbrennung eines gleichmäßigen mageren Luft/Brennstoff-Gemisch (Brennstoff wird einmal während des Ansaughubs eingespritzt).
    • (4) Verbrennung eines gleichmäßigen stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Gemisch (Brennstoff wird einmal während des Ansaughubs eingespritzt).
    • (5) Verbrennung eines gleichmäßigen fetten Luft/Brennstoff-Gemisch (Brennstoff wird einmal während des Ansaughubs eingespritzt).
  • Die Ladungsschichtenverbrennung (1) läuft bei Leichtlastbetrieb der Maschine 1 ab. In diesem Fall wird nur einmal in der letzten Hälfte des Kompressionshubs Brennstoff in jeden Zylinder eingespritzt, wobei in der Nähe der Zündkerze ein brennbares Luft/Brennstoff-Gemisch entsteht. Dabei ist die Brennstoffeinspritzmenge ganz gering, so daß im Zylinder als Ganzes das Luft/Brennstoff-Verhältnis etwa 25 bis 30 beträgt.
  • Mit zunehmender Last im Betriebszustand (1) erfolgt der Übergang in den Niedriglastbereich, in welchem die Ladungs schichtenverbrennung (2) abläuft. Mit zunehmender Maschinenbelastung wird die Menge des in den Zylinder einzuspritzenden Brennstoffs erhöht. Im Verbrennungsmodus (1) wird der Brennstoff in der letzten Hälfte des Kompressionshubs eingespritzt, wobei die Einspritzdauer und die Brennstoffeinspritzmenge zur Erezeugung einer Schichtenladung begrenzt sind. In diesem Lastbereich wird in der vorherigen Hälfte des Ansaughubs vorab Brennstoff eingespritzt, um die in der letzten Hälfte des Kompressionshubs fehlende Brennstoffmenge zu kompensieren und das Einspritzen der Brennstoffzielmenge in den Zylinder zu gewährleisten. Der in der vorherigen Hälfte des Ansaughubs in den Zylinder gespritzte Brennstoff bildet vor dem Zünden ein gleichmäßiges sehr mageres Gemisch, in welches in der letzten Hälfte des Kompressionshubs weiter Brennstoff gespritzt, um in der Nähe der Zündkerze die gewünschte Ladung aus einem brennbaren Luft/Brennstoff-Gemisch zu erzeugen. Mit dem Zünden beginnt dieses Gemisch zu verbrennen, so daß die entstehende Flamme auf das benachbarte magere Gemisch übergreift und eine stabile Verbrennung abläuft. In diesem Fall ist die während des Ansaughubs und die während des Kompressionshubs eingespritzte Brennstoffmenge größer als die im Verbrennungsmodus (1), aber das Luft/Brennstoff-Verhältnis als Ganzes bleibt mager (etwa 20 bis 30).
  • Bei weiter steigender Belastung der Maschine wird auf die Verbrennung (3) umgestellt. Bei dieser Verbrennungsart wird nur einmal Brennstoff in der vorhergehenden Hälfte des Ansaughubs eingespritzt, jedoch in einer größeren Menge als beim Verbrennungsmodus (2). Das dabei erzeugte gleichmäßige Gemisch ist mager (Luft/Brennstoff-Verhältnis etwa 15 bis 25) und liegt relativ nahe am stöchiometrischen Verhältnis. Bei noch weiterer Belastung der Maschine bis in den Starklastbereich wird eine Brennstoffmenge eingespritzt, welche größer ist als die beim Verbrennungsmodus (3), so daß die Maschine mit einem gleichmäßigen Luft/Brennstoff-Gemisch bei stöchiometrischem Verhältnis, d.h. im Verbrennungsmodus (4) betrieben wird. Durch das im Zylinder gebildete gleichmäßige Gemisch mit stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis wird die Maschinenleistung erhöht. Mit dem Übergang in den Vollastbereich wird mehr Brennstoff als im Verbrennungsmodus (4) eingespritzt und somit ein gleichmäßig fettes Gemisch mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis von etwa 12 bis 14 erzeugt, so daß die Verbrennung im Modus (5) abläuft.
  • Bei dieser Ausführungsform werden die in Abhängigkeit vom Beschleunigeröffnungsgrad (Weg des vom Fahrzeugführer betätigten Beschleunigungspedals) und von der Maschinendrehzahl empirisch vorgegebenen optimalen Betriebsmodi zusammen mit einer entsprechenden Tafel für diese beiden Parameter im ROM der ECU 30 gespeichert. Bei laufender Maschine bestimmt die ECU 30 auf der Grundlage des vom Beschleunigungssensor 37 gesendeten Signals und des vom Drehzahlsensor 35 gesendeten Signals, welcher der Verbrennungsmodi (1) bis (5) ausgewählt werden sollte, und gibt die Brennstoffeinspritzmenge, den Einspritzzeitpunkt, die Anzahl an Einspritzungen sowie den Drosselventilöffnungsgrad für den ausgewählten Verbrennungsmodus vor. Bei Auswahl des Modus (4), bei welchem ein gleichmäßiges Verbrennungsgemisch mit stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis erzeugt werden soll, steuert die ECU 30 das Luft/Brennstoff-Verhältnis durch Korrektur der auf der Grundlage der Signale von den Sensoren 29a und 29b berechneten Brennstoffeinspritzmenge, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis des von der Maschine emittierten Abgases auf den stöchiometrischen Wert zu bringen.
  • Wenn aber einer der Modi (1) bis (3) ausgewählt wird, bestimmt die ECU 30 auf der Grundlage des Beschleunigeröff nungsgrades und der Maschinendrehzahl und anhand der für diese Modi erstellten Tafeln die Brennstoffeinspritzmenge. Wenn der Modus (4) oder (5) ausgewählt, d.h. ein gleichmäßiges Gemisch mit stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis bzw. ein gleichmäßiges fettes Gemisch erzeugt werden soll, gibt die ECU 30 auf der Grundlage des vom Sensor 33 erfaßten Luftansaugdrucks und der vom Sensor 35 erfaßten Drehzahl und anhand der für diese Modi erstellten Tafeln die Brennstoffeinspritzmenge vor.
  • Bei den Modi (1) bis (3) wird der Öffnungsgrad des Drosselventils 15 in Übereinstimmung mit dem Beschleunigeröffnungsgrad in einem Bereich nahe dem vollständig geöffneten Drosselventil gesteuert. Bei Verringerung des Beschleunigeröffnungsgrades in diesem Bereich wird auch der Drosselventilöffnungsgrad verringert. Da in diesem Bereich das Drosselventil fast vollständig geöffnet ist, bleibt der Luftansaugdruck unabhängig von einer Änderung des Drosselventilventilöffnungsgrades nahezu konstant, so daß die Ansaugluft nicht gedrosselt wird.
  • Dagegen erfolgt bei den Modi (4) und (5) die Steuerung so, daß der Drosselventilöffnungsgrad fast dem Beschleunigeröffnungsgrad entspricht. Das heißt, daß beim Beschleunigeröffnungsgrad (Gaspedalweg) Null der Drosselventilöffnungsgrad auf Null eingestellt wird. Beim Beschleunigeröffnungsgrad 100 % (vollständig durchgetretenes Gaspedal) wird der Drosselventilöffnungsgrad auf 100 % eingestellt (volle Drosselwirkung).
  • Bei der beschriebenen Maschine gemäß dieser Ausführungsform steigt die Brennstoffeinspritzmenge mit steigender Maschinenbelastung, so daß der Verbrennungsmodus und der Drossel ventilöffnungsgrad sich in Übereinstimmung mit der Brennstoffeinspritzmenge ändern.
  • Nachfolgend werden die bei dieser Ausführungsform verwendeten Katalysatoren, d.h. die Startkatalysatoren 5a, 5b und der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 beschrieben. Die Startkatalysatoren 5a und 5b sind Dreiwege-Katalysatoren mit einem bienenwabenförmigen Substrat aus Kordierit oder einem ähnlichen Material. Die Oberfläche dieses Substrats ist mit Tonerde als Träger für ein Edelmetall wie Platin (Pt), Palladium (Pd) oder Rhodium (Rh) beschichtet. Bei nahezu stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis entfernt der Dreiwege-Katalysator die drei Komponenten HC, CO und NOx im Abgas äußerst effizient. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den Dreiwege-Katalysator strömenden Abgases den stöchiometrischen Wert überschreitet, sinkt dessen NOx-Reduktionsvermögen. Mit anderen Worten, beim Betreiben der Maschine 1 mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch ist der Dreiwege-Katalysator nicht in der Lage, ausreichend NOx aus dem Abgas zu entfernen.
  • Die im entsprechenden der beiden Abgaskanäle 2a und 2b nahe der Maschine angeordneten Starkatalysatoren 5a und 5b haben eine relativ geringe Wärmespeicherkapazität und können deshalb innerhalb kurzer Zeit nach dem Start der Maschine auf die Aktiviertemperatur gebracht werden.
  • Nachfolgend wird der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 gemäß dieser Erfindung beschrieben. Dieser Katalysator ist mit einem Tonerdesubstrat als Träger für mindestens ein Alkalimetall wie Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li) und Cäsium (Cs), ein Alkalierdmetall wie Barium (Ba) und Kalzium (Ca), ein Seltenerdmetall wie Lanthan (La), Zer (Ce) und Yttrium (Y) und ein Edelmetall wie Platin (Pt) bestückt. Die ser NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbiert bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis des in diesen strömenden Abgases NOx (NO2, NO) in Form von Salpetersäure-Ionen NO3- und setzt bei einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis absorbiertes NOx frei.
  • Nachfolgend wird der Mechanismus des Absorbierens und Freisetzens von NOx in einem mit Platin (Pt) und Barium (Ba) beschichteten Katalysator beschrieben. Die gleichen Vorgänge laufen aber auch auf Schichten aus anderen Edelmetallen, Alkalimetallen, Erdalkalielementen und Seltenerdelementen ab.
  • Wenn die Sauerstoffkonzentration des in den Katalysator strömenden Abgases steigt (Übergang zu einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis), bleibt Sauerstoff in Form von O2- oder O2- am Platin (Pt) haften, wobei das NOx im Abgas mit diesem eine Reaktion eingeht und in NO2 umgewandelt wird. Das im Abgas enthaltene NO2 und das auf diese Weise erzeugte NO2 werden auf dem Platin weiter oxidiert, im Katalysator absorbiert, dort an Bariumoxid BaO gebunden und in Form von Salpetersäure-Ionen NO3- verteilt. Deshalb wird bei einer sauerstoffreichen Atmosphäre das im Abgas enthaltene NOx in Form von Nitraten im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbiert.
  • Wenn die Sauerstoffkonzentration des in den Katalysator strömenden Abgases sinkt (geringes Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases), läuft die Reaktion in umgekehrter Richtung ab, da die auf dem Platin erzeugte Menge an NO2 abnimmt. Dabei werden die im Katalysator gebundenen Salpetersäure-Ionen NO3- in Form von NO2 freigesetzt. Wenn in diesem Fall HC, CO und ähnliche Verbindungen im Abgas enthalten sind, reduzieren diese das NO2 auf dem Platin.
  • Wie bereits in Verbindung mit 11 beschriebnen, kann im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator nicht mehr die maximale NOx-Menge speichern. Als Ursache dafür wird angenommen, daß die Reaktionsgeschwindigkeit (NOx-Absorptionsrate) in Richtung NO2 → NO3- und die Reaktionsgeschwindigkeit (NOx-Freisetzungsrate) in Richtung NO3- → NO2 mit sinkender Sauerstoffkonzentration des Abgases abnimmt und mit steigender Konzentration an Salpetersäure-Ionen (absorbierte Menge) im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator steigt. Wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases hoch und die Konzentration an Salpetersäure-Ionen im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator gering ist, wird die NOx-Absorptionsrate größer als die NOx-Freisetzungsrate, so daß der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator NOx absorbiert. Mit steigender NOx-Absorptionsmenge und steigender Konzentration an Salpetersäure-Ionen im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator nimmt die NOx-Freisetzungsrate allmählich zu. Wenn die Konzentration an Salpetersäure-Ionen im Katalysator einen vorgegebenen Wert erreicht, werden die NOx-Absorptionsrate und die NOx-Freisetzungsrate in Übereinstimmung gebracht, so daß der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator kein weiteres NOx absorbiert. Das heißt, daß bei diesem Luft/Brennstoff-Verhältnis (Sauerstoffkonzentration) im Moment der Übereinstimmung die Konzentration an Salpetersäure-Ionen im Katalysator (absorbierte Menge) die Maximalmenge des im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierten NOx repräsentiert. Demzufolge sinkt mit abnehmender Sauerstoffkonzentration (Luft/Brennstoff-Verhältnis) des Abgases die NOx-Absorptionsrate im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator. Mit sinkender NOx-Absorptionsrate sinkt auch die maximale NOx-Freisetzungsrate, welche kein Freisetzen von NOx verursacht (d.h. die maximale NOx-Absorptionsmenge im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator). Bei einer sehr hohen Sauerstoffkon zentration im Abgas (z.B. bei einem Luft/Brennstoff-Verhältnis größer als 20) ergibt sich daraus kein großes Problem, da die NOx-Absorptionsrate ausreichend hoch ist und der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator so lange NOx absorbiert, bis alles BaO mit Salpetersäure-Ionen gesättigt ist. Jedoch im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse (nicht größer als 20), d.h. im Bereich nahe dem stöchiometrischen Wert, sinkt die NOx-Absorptionsrate so stark, daß mit abnehmendem Luft/Brennstoff-Verhältnis die NOx-Maximalmenge, welche der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbieren kann, geringer wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird die mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch betriebene Maschine 1 verwendet. Beim Betreiben der Maschine 1 mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch absorbiert der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator das im einströmenden Abgas enthaltene NOx, während beim Betreiben der Maschine 1 mit einem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 das absorbierte NOx durch Reduktion freisetzt und reinigt. Wenn bei dieser Ausführungsform beim Betrieben der Maschine mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch größere Mengen NOx vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbiert werden, wird kurzzeitig auf ein fettes Luft/Brennstoff mit hoher Spitze umgestellt, um NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freizusetzen und durch Reduktion zu reinigen.
  • Bei dieser Ausführungsform erhöht oder verringert die ECU 30 den Zählwert eines NOx-Zählers, um die im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbierte und gehaltene NOx-Menge annähernd zu erfassen. Die im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 pro Zeiteinheit absorbierte NOx-Menge variiert proportional zur NOx-Menge in dem pro Zeiteinheit durch den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgas, d.h. proportional zu der von der Maschine 1 pro Zeiteinheit emittierten NOx-Menge. Die von der Maschine 1 pro Zeiteinheit emittierte NOx-Menge wiederum wird von der in die Maschine gespritzten Brennstoffmenge, vom Luft/Brennstoff-Verhältnis, von der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases usw. bestimmt. Wenn die Betriebsbedingung der Maschine bekannt ist, kann die NOx-Menge, welche der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit zu absorbieren in der Lage ist, berechnet werden. Die bei dieser Ausführungsform verwendete Maschine wurde bei verschiedenen Betriebsbedingungen (Beschleunigeröffnungsgrad, Maschinendrehzahl, Luftansaugmenge, Luftansaugdruck, Luft/Brennstoff-Verhältnis, Brennstoffzuführmenge usw.) betrieben, um die von der Maschine pro Zeiteinheit emittierte NOx-Menge und die vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 pro Zeiteinheit absorbierte NOx-Menge zu messen; die Meßwerte wurden in Form einer Zahlenwerttafel als Funktion der Maschinenbelastung (Brennstoffeinspritzmenge) und der Maschinendrehzahl im ROM der ECU 30 gespeichert. Die ECU 30 berechnet in bestimmten Intervallen auf der Grundlage der Maschinenbelastung (Brennstoffeinspritzmenge) und der Maschinendrehzahl die vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit absorbierte NOx-Menge, welche im NOx-Zähler addiert wird. Der vom NOx-Zähler angezeigte Wert repräsentiert die vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator momentan absorbierte NOx-Menge. Wenn beim Betreiben der Maschine mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch der vom NOx-Zähler angezeigte Wert eine vorbestimmte Größe überschreitet, ändert die ECU 30 den Verbrennungsmodus kurzzeitig (etwa 0,5 bis über 1 Sekunde) auf den Modus (5) (Verbrennung eines gleichmäßigen fetten Luft/Brennstoff-Gemischs). Dadurch wird das im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx freigesetzt und durch Reduktion gereinigt. Die Zeitdauer, in welcher durch Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases fett gehalten wird, wird in Abhängigkeit von der Art und vom Volumen des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators experimentell ermittelt. Sobald bei dieser Verbrennung das absorbierte NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzt und durch Reduktion gereinigt ist, wird der NOx-Zähler auf Null zurückgesetzt. Durch Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze in Abhängigkeit von der im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierten NOx-Menge wird der Katalysator entsprechend regeneriert und ist nicht mehr mit NOx gesättigt.
  • Wenn bei diese Ausführungsform beim Betreiben der Maschine mit einem mageren Gemisch mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis von etwa 30, daß heißt im Modus (1), das Luft/Brennstoff-Verhältnis plötzlich auf einen fetten Wert geändert wird und dadurch der Übergang zum Verbrennungsmodus (5) erfolgt, tritt durch die damit verbundene abrupte Drehmomenterhöhung oft ein Drehmomentstoß auf. Um einen solchen Drehmomentstoß zu verhindern, wird die Maschine so gesteuert, daß der Übergang vom Verbrennungsmodus (1), bei welchem nur einmal während des Kompressionshubs Brennstoff eingespritzt wird und eine Ladungsschichtenverbrennung des mageren Luft/Brennstoff-Gemischs abläuft, auf den Verbrennungsmodus (5), bei welchem nur einmal während des Ansaughubs Brennstoff eingespritzt und das dabei erzeugte gleichmäßig fette Gemisch verbrannt wird, nicht direkt erfolgt, sondern während einiger Kurbelwellenumdrehungen über den Verbrennungsmodus (3), bei welchem einmal während des Ansaughubs und einmal während des Kompressionshubs Brennstoff eingespritzt und das dabei erzeugte magere Gemisch gleichmäßig/in Ladungsschichten verbrannt wird, und über den Verbrennungsmodus (3), bei welchem nur einmal während des Ansaughubs Brennstoff eingespritzt und das dabei erzeugte magere Ge misch gleichmäßig verbrannt wird. Beim Betreiben der Maschine mit einer fetten Spitze fällt das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis zwangsläufig in den Bereich mäßig magerer Werte (unter 20), und das entspricht dem Verbrennungsmodus (3), bei welchem eine geringere NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators zu verzeichnen ist. In diesem Bereich wird die über dem Maximum liegende absorbierte NOx-Menge aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzt. Da in diesem Fall das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, wird das NOx freigesetzt, ohne reduziert zu werden, und gelangt somit ungereinigt in die Atmosphäre. Wie in Verbindung mit 12 bereits beschrieben, steigt bei mäßig armen Luft/Brennstoff-Verhältnissen die von der Maschine emittierte NOx-Menge. Wenn eine Umstellung des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses der Maschine von einem mageren auf einen mäßig mageren Wert erfolgt, kann nicht nur das aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzte NOX, sondern auch das von der Maschine emittierte und durch den Katalysator strömende NOx diesen ungereinigt verlassen.
  • Um beim Betreiben der Maschine der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform mit einem mäßig mageren Luft/Brennstoff-Gemisch ein Freisetzen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator zu verhindern, wird Sekundärbrennstoff eingespritzt, welcher nicht zur Verbrennung beiträgt, und dadurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases auf einen fetten Wert gebracht. Das Einspritzen von Brennstoff, welcher nicht zur Verbrennung beiträgt, kann auf verschiedene Weise erfolgen, während des Kompressions- oder Expansionshubs durch die Einspritzventile direkt in die Zylinder (Sekundärbrennstoffeinspritzen) oder durch entsprechend angeordnete Einspritzventile in die Abgaskanäle.
  • Bei der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform wird ineffektiver Brennstoff als Sekundärbrennstoff eingespritzt. Der gleiche Effekt kann aber auch erzielt werden, wenn das Einspritzen von Brennstoff in die Abgaskanäle erfolgt.
  • Erste Ausführungsform
  • 2 zeigt im Flußplan das Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Einstellprogramm wird von der ECU 30 gesteuert und läuft in bestimmten Intervallen ab (z.B. bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellendrehwinkels).
  • Wenn bei dieser Ausführungsform das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis in den Bereich mäßig magerer Werte übergeht (vom stöchiometrischen Wert auf etwa 20), wird durch die Direkteinspritzventile Sekundärbrennstoff in die Zylinder gespritzt, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden nicht auf den stöchiometrischen Wert, sondern eher auf einen fetten Wert zu bringen. Auf diese Weise wird bei Übergang von einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch über mäßig magere Werte zu einem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch, bei Übergang von einem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch über mäßig magere Werte zu einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch und auch bei Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses innerhalb mäßig magerer Werte ein Freisetzen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 verhindert.
  • Das in 2 dargestellte Steuerprogramm beginnt mit Schritt 201, in welchem der Öffnungsgrad ACCP des Maschinenbeschleunigers, die Maschinendrehzahl NE und der Luftansaugdruck PM gelesen werden. In Schritt 203 wird auf der Grundlage von ACCP und NE ermittelt, welcher der Verbrennungsmodi (1) bis (5) momentan abläuft, und anhand der für jeden die ser fünf Verbrennungsmodi auf der Grundlage von ACCP und NE (Modi (1) bis (3)) oder von PM und NE (Modi (4) und (5)) vorbereiteten Zahlentafeln die momentane Brennstoffeinspritzmenge (Primärbrennstoff-Einspritzmenge) berechnet, welche sich von der Sekundärbrennstoff-Einspritzemenge unterscheidet. In Schritt 205 wird auf der Grundlage der ermittelten Luftansaugmenge GA und der in Schritt 203 berechneten Primärbrennstoff-Einspritzmenge das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F (Luft/Brennstoff-Verhältnis in der Brennkammer) berechnet. Die Luftansaugmenge GA kann von einem im Ansaugkanal angeordneten Luftmengenmeßelement direkt erfaßt oder aus einer experimentell ermittelten Beziehung zwischen den drei Parametern NE, PM und GA berechnet werden. Das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F kann aus der Brennstoffeinspritzmenge und der Luftansaugmenge, aber auch aus einer vorher ermittelten Beziehung zwischen den drei Parameters ACCP, NE und A/F berechnet werden.
  • Nach dem Berechnen des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses wird in Schritt 207 ermittelt, ob das momentane Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis sich ändert, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen dem gerade berechneten Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F und dem zuletzt berechneten Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis (A/F)i, d.h. |A/F – (A/F)i| größer ist als ein vorbestimmter Wert.
  • Wenn in Schritt 207 eine Änderung des momentanen Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses ermittelt wird, geht der Ablauf zu Schritt 209 über, um zu prüfen, ob das momentane Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis in den Bereich mäßig magerer Werte (vom stöchiometrischen Wert bis etwa 20) übergeht. Wenn die Maschine im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse betrieben wird, besteht die Möglichkeit des Freisetzens von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions- /Reduktionskatalysator 7. Deshalb geht der Ablauf zu Schritt 211, um die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge zu berechnen. Die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge ist die Menge, welche zum Erreichen eines eher fetten als des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases erforderlich ist (genauer ausgedrückt, die Menge, welche größer ist als die Summe aus der zum Erreichen des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses erforderlichen Brennstoffmenge und der Brennstoffmenge, welche der Menge des zum Reduzieren des gesamten aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzten NOx erforderlichen HC entspricht). Die Berechnung der Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge in Schritt 211 erfolgt auf der Grundlage des momentanen Luft/Brennstoff-Verhältnisses A/F und der Primärbrennstoff-Einspritzmenge. Danach geht der Ablauf zu Schritt 213 über, in welchem die berechnete Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge einer Brennstoffeinspritzschaltung mitgeteilt wird. Mit dem Einspritzen der berechneten Sekundärbrennstoffmenge durch die Direkteinspritzventile in die Zylinder während des Expansionshubs oder des Ausstoßhubs ist das Programm beendet. Auch wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis in den Bereich mäßig magerer Werte übergegangen ist, bleibt das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases eher fett als stöchiometrisch, so daß kein ungereinigtes NOx aus dem Katalysator freigesetzt wird. Wenn bei dieser Ausführungsform in Schritt 207 keine Änderung des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses oder kein Übergang zu mäßig mageren Werten festgestellt und demzufolge kein ungereinigtes NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzt wird, erfolgt kein Einspritzen von Sekundärbrennstoff.
  • 3 zeigt im Flußplan eine modifizierte Ausführungsform des Programms zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß dieser Erfindung. Das in 3 dargestellte Programm unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten nur durch Auslassen des Schrittes 207. Wie aus 3 zu erkennen ist, erfolgt das Einspritzen von Sekundärbrennstoff immer dann, wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis im Bereich mäßig magerer Werte liegt, unabhängig davon, ob das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine sich ändert oder nicht ändert. Wie anhand 12 später beschrieben, werden im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse von der Maschine große Mengen NOx emittiert, während die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators abnimmt. In einem solchen Fall wird nur ein Teil des von der Maschine emittierten NOx vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbiert, so daß der Rest ungereinigt aus diesem strömen kann. Da gemäß dieser Ausführungsform das von der Maschine emittierte NOx durch Reaktion mit den im eingespritzten Sekundärbrennstoff enthaltenen Komponenten HC und CO im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators 7 gereinigt wird, kann Ausströmen von ungereinigtem NOx vollständig verhindert werden.
  • Wenn gemäß dem in 3 dargestellten Programm die Maschine über einen längeren Zeitraum bei mäßig mageren Luft/Brennstoff-Verhältnissen betrieben wird, kann alles im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbierte NOx aus diesem freigesetzt und durch Reduktion gereinigt und danach das Einspritzen von Sekundärbrennstoff beendet werden. Mit dem Reinigen des freigesetzten NOx durch Reduktion wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases am Katalysatorausgang fast auf den stöchiometrischen Wert gebracht. Wenn alles NOx durch Reduktion gereinigt ist, strömt weiterhin Abgas mit einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis in den NOx-Absorp tions-/Reduktionskatalysator 7, so daß das Luft/Brennstoff des Abgases am Ausgang des Katalysators vom stöchiometrischen Wert in einen fetten Wert übergeht. Diese Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses wird vom Sensor 31 erfaßt und kann als Grundlage dafür dienen, das Einspritzen von Sekundärbrennstoff zu beenden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Die 4A und 4B zeigen im Flußplan eine zweite Ausführungsform des Programms zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses von der ECU 30 gesteuerte Programm läuft in einem bestimmten Zeitintervall ab (bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellendrehwinkels).
  • Wenn bei dieser Ausführungsform das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine sich zu mäßig mageren Werten ändert, werden die Menge des aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzten und des von der Maschine emittierten NOx berechnet, so daß die zum Reinigen des NOx erforderliche Sekundärbrennstoffmenge ermittelt und eingespritzt werden kann. Die einszuspritzende Sekundärbrennstoffmenge muß gerade so groß sein, daß das aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators 7 freigesetzte NOx durch Reduktion gereinigt wird. Auf diese Weise wird bei minimalem Brennstoffverbrauch der Maschine Austreten von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 vollständig verhindert.
  • In Schritt 401 des in den 4A und 4B dargestellten Steuerprogramms werden ACCP, NE, PM und der vom NOx-Zähler angezeigte Wert CNOX, welcher die im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators 7 momentan absorbierte NOx-Menge repräsentiert, gelesen. Wie bereits erwähnt, berechnet bei dieser Ausführungsform die ECU 30 durch Nutzung eines weiteren Programms (nicht dargestellt) den Wert CNOX, welcher immer die momentan im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx-Menge repräsentiert und vom NOx-Zähler angezeigt wird. In den Schritten 403 und 405 wird auf die gleiche Weise wie in den Schritten 203 und 205 gemäß 2 die einzuspritzende Brennstoffmenge bzw. das momentane Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F berechnet. In Schritt 407 wird ermittelt, ob das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine im Bereich mäßig magerer Werte liegt.
  • Wenn das der Fall ist und das Abgas den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 direkt erreicht, wird in Schritt 409 auf der Grundlage des momentanen Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses A/F die vom Katalysator absorbierte NOx-Maximalmenge CNOXMAX aus dem in 11 dargestellten Diagramm ermittelt. Danach geht der Ablauf zu Schritt 411 über, in welchem auf der Grundlage des momentanen Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses die von der Maschine emittierte NOx-Menge CNOXEX aus dem in 12 dargestellten Diagramm ermittelt. In Schritt 413 wird auf der Grundlage der absorbierten NOx-Menge CNOX und der beiden Werte CNOXMAX und CNOXEx die Menge an ungereinigtem NOx berechnet, welche aus dem NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 freigesetzt wird, d.h. ΔCNOX = CNOXEX + (CNOX – CNOXMAX)mit (CNOX – CNOXMAX) als die aus dem NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 freigesetzte NOx-Menge, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den Katalysator strömenden Abgases dem Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F der Maschine entspricht. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis sich in Richtung mäßig magerer Werte ändert, steigt die Maximalmenge CONXMAX, so daß (CNOX – CNOXMAX) einen negativen Wert annimmt, welcher die vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbierte NOx-Menge repräsentiert.
  • Mit anderen Worten, der Wert ΔCNOX = CNOXEx + (CNOX – CNOXMAX) repräsentiert die Summe aus der von der Maschine emittierten NOx-Menge und der aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzten Menge an ungereinigtem NOx oder die von der Maschine emittierte NOx-Menge, vermindert um die vom NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 absorbierte NOx-Menge.
  • In Schritt 415 wird ermittelt, ob der berechnete Wert ΔCNOX einen positiven Wert annimmt. Bei ΔCNOX treten zwei Fälle auf, der Fall, in welchem durch eine Verringerung der Absorptionskapazität ungereinigtes NOx freigesetzt wird, und der Fall, in welchem ohne eine Verringerung der Absorptionskapazität das von der Maschine emittierte NOx nicht vollständig vom NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 absorbiert wird.
  • Bei ΔCNOX ≤ 0 ist keine Verringerung der Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysators 7 zu verzeichnen, so daß der NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 weiterhin der Lage ist, das von der Maschine emittierte NOx vollständig zu absorbieren.
  • Wenn in Schritt 415 ΔCNOX > 0 ermittelt wird, setzt der NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 ungereinigtes NOx in der Menge ΔCNOX frei. Deshalb wird in Schritt 417 in Abhängigkeit vom Wert ΔCNOX und von der momentanen Primärbrennstoff-Einspritzmenge die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge vorgegeben. Die vorgegebene Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge ist die Summe aus der zum Einstellen des stöchiometri schen Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 strömenden Abgases erforderlichen Brennstoffmenge und der Brennstoffmenge, welche der zum Reduzieren der NOx-Menge ΔCNOX erforderlichen HC-Menge entspricht. In Schritt 419 wird die momentan absorbierte NOx-Menge CNOX auf die Maximalmenge CNOXMAX gebracht und in Schritt 421 die in Schritt 417 berechnete Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge der Einspritzschaltung mitgeteilt, welche ausreicht, das aus dem NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 freigesetzte ungereinigte NOx zu reinigen und das Ausströmen von ungereinigtem NOx zu verhindern.
  • Bei ΔCNOX ≤ 0 in Schritt 415 wird die Gesamtmenge CNOXEX des von der Maschine emittierten NOx im NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 absorbiert und somit die Absorptionsmenge um CNOXEx erhöht.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird bei einer Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses nur so viel Sekundärbrennstoff eingespritzt, welche zum Reinigen des aus dem NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 freigesetzten NOx erforderlich ist.
  • Dritte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 5 zeigt im Flußplan das Programm zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Programm wird von der ECU 30 gesteuert und läuft in einem bestimmten Intervall ab (bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellendrehwinkels).
  • Wenn bei dieser Ausführungsform das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine sich zu mäßig mageren Werten verändert hat, wird das tatsächliche Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 strömenden Abgases von den beiden im entsprechenden Abgaskanal 2a, 2b angeordneten Sensoren 29a und 29b erfaßt und die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge so gesteuert, daß diese das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einen fetten Wert bringt. Dadurch wird trotz Betreibens der Maschine mit einem mäßig mageren Luft/Brennstoff-Gemisch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 strömenden Abgases präzise auf dem Zielwert gehalten und ein Freisetzen von ungereinigtem NOx zuverlässig verhindert. Außerdem wird Sekundärbrennstoff nur in einer Menge eingespritzt, welche zum Beibehalten des Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 strömenden Abgases erforderlich ist.
  • In Schritt 501 des in 5 dargestellten Programms werden der Öffnungsgrad ACCP des Beschleunigers, die Maschinendrehzahl NE und der Luftansaugdruck PM erfaßt, auf deren Grundlage in Schritt 503 die Primärbrennstoff-Einspritzmenge und in Schritt 505 das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F der Maschine berechnet wird. Die in diesen Schritten ablaufenden Vorgänge entsprechen jenen der Schritte 201 bis 205 gemäß 2.
  • In Schritt 507 wird ermittelt, ob das momentane Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F der Maschine sich ändert oder nicht ändert. In Schritt 509 wird ermittelt, ob das momentane Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis im Bereich mäßig magerer Werte liegt. Die in diesen Schritten ablaufenden Vorgänge entsprechen jenen der Schritte 207 und 209 gemäß 2.
  • Wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F sich in mäßig magere Werte ändert, wird in Schritt 511 auf der Grundlage der von den Sensoren 29a und 29b gesendeten Signale das Luft/Brennstoff-Verhältnis AFR des in den NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 strömenden Abgases berechnet. Bei dieser Ausführungsform wird aus den von den Sensoren 29a und 29b erfaßten Werten ein Durchschnittswert gebildet und dieser als AFR genutzt. In Schritt 513 wird die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge für jeden Zylinder so gesteuert, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 strömenden Abgases eher einen fetten als den stöchiometrischen Wert annimmt. Das Steuern der Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge in Schritt 513 kann zum Beispiel auf der Grundlage der Differenz ΔAFR zwischen dem Luft/Brennstoff-Zielverhältnis AFR0 und dem tatsächlichen Luft/Brennstoff-Verhältnis AFR als Proportionalitätssteuerung durchgeführt werden. Auch bei dieser Ausführungsform ist das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis AFR fett, so daß die Mengen der im Abgas enthaltenen Komponenten HC und CO ausreichen, das gesamte vom NOx-Absorptions-/Reduktions-Katalysator 7 freigesetzte NOx zu reduzieren.
  • Vierte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 6 zeigt im Flußplan das Programm zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß der vierten Ausführungsform. Dieses Programm wird von der ECU 30 gesteuert und läuft in einem vorbestimmten Intervall (immer bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellebnwinkels) ab.
  • Bei dieser Ausführungsform wird Sekundärbrennstoff eingespritzt, wenn infolge einer Änderung des Verbrennungsmodus während des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis den Bereich mäßig magerer Werte durchläuft, um ein Freisetzen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 zu verhindern. In diesem Fall erfolgt das Einspritzen von Sekundärbrennstoff, wenn nach Beginn des Betreibens der Maschine. bei einer fetten Spitze das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis in den Bereich mäßig magerer Werte abfällt. Dadurch wird zu Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze ein Freisetzen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 verhindert.
  • In Schritt 601 des in 6 dargestellten Programms wird ermittelt, ob das Flag XR für das Betreiben bei einer fetten Spitze auf 1 gesetzt ist. Von der ECU 30 wird nach einem anderen Programm das Flag XR auf 1 gesetzt, wenn aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 NOx freigesetzt werden soll (wenn die im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbierte NOx-Menge CNOX eine bestimmte Größe erreicht hat). Wenn das Flag XR auf 1 gesetzt ist, wird das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine von einem mageren Wert über mäßig magere Werte auf einen fetten Wert gebacht.
  • Wenn in Schritt 601 XR ≠ 1 ermittelt und demzufolge die Maschine momentan nicht bei einer fetten Spitze betrieben wird, besteht keine Notwendigkeit des Einspritzens von Sekundärbrennstoff. Deshalb endet an dieser Stelle der weitere Programmablauf.
  • Wenn in Schritt 601 XR = 1 ermittelt und demzufolge die Maschine bei einer fetten Spitze betrieben wird, werden die Schritte 603 bis 607 nacheinander durchgeführt, um ACCP, NE und PM zu lesen und aus den gelesenen Werten die Primärbrennstoff-Einspritzmenge und das Luft/Brennstoff-Arbeits verhältnis A/F der Maschine zu berechnen. Die Schritte 603 bis 607 entsprechen den Schritten 201 bis 205 gemäß dem in 2 dargestellten Programm.
  • In Schritt 611 wird auf der Grundlage des berechneten Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses A/F ermittelt, ob das Betreiben der Maschine bei mäßig mageren Luft/Brennstoff-Verhältnissen betrieben wird. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 613 über, um die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge zu berechnen. In Schritt 615 wird die berechnete Sekundärbrennstoffmenge eingespritzt. In Schritt 613 wird die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge so vorgegeben, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases ausreichend fett bleibt.
  • 7 zeigt im Flußplan eine modifizierte vierte Ausführungsform des Einstellprogramms. Dieses Programm wird von der ECU30 gesteuert und läuft in einem bestimmten Intervall (immer bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellendrehwinkels) ab.
  • Gemäß diesem Programms wird Sekundärbrennstoff dann eingespritzt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis bei Übergang von einer fetten Spitze auf einen mageren Wert mäßig magere Werte durchläuft. Mit Beendigung des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze ist das im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbierte NOx freigesetzt und gereinigt. Auch wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases den Bereich mäßig magerer Werte durchläuft, wird kein NOx aus dem Katalysator freigesetzt. Wie aus den später erläuterten 11 und 12 hervor geht, sinkt im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse die NOx-Absorptions kapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators 7, während gleichzeitig größere Mengen NOx von der Maschine emittiert werden. Demzufolge kann nicht alles von der Maschine emittierte NOx im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 absorbiert werden, so daß eine bestimmte Menge diesen ungereinigt verläßt. Um Freisetzen von ungereinigtem NOx zu verhindern, wird bei dieser Ausführungsform auch bei Durchlaufen mäßig magerere Luft/Brennstoff-Verhältnis nach Beendigung des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze Sekundärbrennstoff eingespritzt.
  • In Schritt 701 des in 7 dargestellten Programms wird ermittelt, ob das Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze beendet und wieder ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis eingestellt ist. Wenn das der Fall ist, wird in Schritt 709 so lange Sekundärbrennstoff eingespritzt, bis das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F eher mager als mäßig mager ist. Die Schritte 703 bis 707 sowie 711 und 713 entsprechen den Schritten 201 bis 205, 211 bzw. 213 gemäß 2.
  • Bei dieser Ausführungsform wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases auf einem fetten Wert gehalten, selbst nach Beendigung des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze bis zum Durchlaufen mäßig magerer Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisse. Demzufolge verläßt das von der Maschine emittierte NOx den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 nicht ungereinigt.
  • Wenn beim Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze die in den 6 und 7 dargestellten Programme durchgeführt werden, wird Austreten von ungereinigtem NOx vollständig verhindert.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 8 zeigt im Flußplan das Programm zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Programm läuft in einem bestimmten Intervall (bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellendrehwinkels) ab.
  • Bei dem in 6 dargestellten Programm wird Sekundärbrennstoff nur in dem Zeitraum, in welchem nach Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine den Bereich mäßig magerer Werte durchläuft, Sekundärbrennstoff eingespritzt. Das in 8 dargestellte Programm unterscheidet sich von dem in 6 dargestellten darin, daß von Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze (ab Änderung des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses der Maschine) bis zum Erreichen des Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses beim Betreiben bei fetter Spitze Sekundärbrennstoff eingespritzt wird.
  • In den Schritten 801 bis 805, welche den Schritten 201 bis 205 gemäß 2 entsprechen, wird die Primärbrennstoff-Einspritzmenge bzw. das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F berechnet. In Schritt 807 wird auf der Grundlage des vom Flag XR gesetzten Wertes ermittelt, ob das Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze erfolgt. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 809 über, um zu ermitteln, ob das in Schritt 805 berechnete Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F der Maschine einen Zielwert A/FR bei fetter Spitze erreicht hat. Wenn das nicht der Fall ist, geht der Ablauf zu den Schritten 811 und 813 über, um die Sekundär brennstoff-Einspritzmenge zu berechnen und so lange Sekundärbrennstoff einzuspritzen, bis der Zielwert A/FR des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses erreicht ist. In Schritt 811 kann eine Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge vorgegeben werden, welche das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases auf einem fetten Wert hält, der näher am stöchiometrischen Wert liegt als am Zielwert A/FR bei fetter Spitze, welche das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases auf einem dem Zielwert A/FR entsprechenden Wert hält oder welche das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases eher auf einem fetten Wert als dem Zielwert A/FR hält.
  • Wenn in diesem Fall durch Einspritzen von Sekundärbrennstoff das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases auf den Zielwert A/FR oder einen fetteren Wert gebracht wird, wird das gleiche Ergebnis wie bei Änderungen des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses während des Betreibens bei einer fetten Spitze erzielt, so daß das Betreiben bei einer fetten Spitze innerhalb kurzer Zeit beendet werden kann. Wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis durch eine fette Spitze zu fett eingestellt wird, kommt es zu einer Fehlzündung und somit zur Rauchentwicklung. Deshalb sollte beim Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis A/FR nicht zu hoch (10 oder weniger) vorgegeben werden. Bei einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 strömenden Abgases wird innerhalb kurzer Zeit NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzt und durch Reduktion gereinigt. Bei einem extrem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis zu Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze kann innerhalb kurzer Zeit NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzt und gereinigt werden.
  • Wenn beim Betreiben der Maschine mit einem eher mageren als dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Gemisch Sekundärbrennstoff eingespritzt wird, sind durch Verbrennung dieses mageren Gemischs und durch das Einspritzen von Sekundärbrennstoff relativ große Mengen Sauerstoff und große Mengen an unverbranntem HC und CO im Abgas enthalten. Die unverbrannten Komponenten HC und CO gehen im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 mit dem Sauerstoff eine Reaktion ein, so daß durch die dabei erzeugte Wärme die Temperatur des Katalysators übermäßig ansteigen kann. Wenn wie bei der Ausführungsform gemäß 8 beim Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze nur so lange Sekundärbrennstoff eingespritzt wird, bis das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis erreicht ist, kann ein Überhitzen des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators 7 verhindert werden.
  • Sechste Ausführungsform
  • 9 zeigt im Flußplan das Programm zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Programm wird von der ECU 30 gesteuert und läuft in einem bestimmten Intervall (z.B. bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellendrehwinkels) ab.
  • Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den in den 6 und 8 dargestellten dadurch, daß vor Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze (d.h. vor Beginn des Veränderns des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses) Sekundärbrennstoff eingespritzt wird. Wenn durch Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses die maximale NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators 7 sich verringert, wird aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 eine entsprechende Menge NOx freigesetzt. Das Freisetzen des überschüssigen NOx erfolgt in der ersten Phase der Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses relativ schnell. Um das Freisetzen von ungereinigtem NOx vollständig zu verhindern, sollten zu Beginn des Änderns des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses der Maschine auf mäßig magere Werte dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 relativ große Mengen an HC und CO zugeführt werden. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform schon vor Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze mit dem Einspritzen von Sekundärbrennstoff begonnen, um bereits in der ersten Phase des Änderns des Luft/Brennstoff-Verhältnisses das aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzte NOx vollständig zu reinigen.
  • Bei dem in 9 dargestellten Programm werden in den Schritten 901 bis 905, welche den Schritten 201 bis 205 gemäß 2 entsprechen, die Primärbrennstoff-Einspritzmenge und das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F der Maschine berechnet. In Schritt 907 wird dann auf der Grundlage des vom Flag XR gesetzten Wertes ermittelt, ob die Forderung nach Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze besteht. Selbst wenn in Schritt 907 das Flag XR auf 1 gesetzt ist, erfolgt die Umstellung auf eine fette Spitze nicht sofort, denn im nachfolgend Schritt 909 wird erst geprüft, ob das Einspritzen von Brennstoff in jeden Zylinder der Maschine so oft wie vorbestimmt erfolgt ist. Wenn das nicht der Fall ist, wird Schritt 911 übersprungen, in Schritt 915 die Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge berechnet und in Schritt 917 die berechnete Menge Sekundärbrennstoff eingespritzt. Wenn das Einspritzen von Sekundärbrennstoff in alle Zylinder so oft wie vorbestimmt erfolgt ist, geht der Ablauf von Schritt 909 zu Schritt 911 über, um die Maschine bei einer fetten Spitze zu betreiben. Das Einspritzen von Sekundärbrennstoff wird beendet, wenn nach Beginn des Betreibens der Maschine bei einer fetten Spitze das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis A/F den Zielwert A/FR erreicht hat.
  • Wenn bei Durchführung des in 9 dargestellten Programms die Forderung nach Betreiben der Maschine bei einer fetten Spitze (XR = 1) besteht, wird vor Beginn dieser Betriebsweise nur so oft wie vorbestimmt Sekundärbrennstoff in alle Zylinder eingespritzt, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases auf einen fetten Wert zu bringen. Das Einspritzen von Sekundärbrennstoff erfolgt so lange, bis das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine den für das Betreiben bei einer fetten Spitze vorbestimmten Zielwert erreicht. Auf diese Weise kann bereits in der ersten Phase der Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses vollständiges Reinigen des aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzten NOX gewährleistet werden.
  • Siebente Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 10 zeigt im Flußplan das Programm zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gemäß der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Programm wird von der ECU 30 gesteuert und läuft in einem vorbestimmten Intervall (d.h. immer bei Erreichen eines bestimmten Kurbelwellendrehwinkels) ab.
  • Bei dieser Ausführungsform wird auf ähnliche Weise wie bei der in 2 dargestellten Ausführungsform Sekundärbrennstoff eingespritzt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des einzuspritzenden Gemischs auf mäßig magere Werte gebracht werden soll. Bei dieser Ausführungsform wird während des Ex pansionshubs so oft wie vorbestimmt Sekundärbrennstoff in alle Zylinder gespritzt. Danach wird während des Ausstoßhubs weiter Sekundärbrennstoff eingespritzt.
  • Beim Einspritzen von Sekundärbrennstoff während des Expansionshubs kommt dieses bei dem im Zylinder herrschenden hohen Verbrennungsdruck mit dem heißen Abgas in Berührung, so daß durch die thermische Aufspaltung der im Brennstoff vorhandenen Kohlenwasserstoffe mit hohen Molekulargewicht große Mengen Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht gebildet werden. Die Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht sind im Vergleich zu jenen mit hohem Molekulargewicht äußerst aktiv und gehen mit NOx leicht eine Reaktion ein. Deshalb wird zu Beginn des Änderns des Luft/Brennstoff-Verhältnisses während des Expansionshubs Sekundärbrennstoff eingespritzt, um dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator relativ große Mengen Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht zuzuführen und von Anfang an das aus diesem freigesetzte NOx zuverlässig zu reinigen.
  • Wenn während des Expansionshubs Sekundärbrennstoff eingespritzt wird, kann dieser teilweise verbrennen und dadurch ein größeres Drehmoment erzeugt werden, wobei die durch Verbrennung verbrauchten Kohlenwasserstoffe zum Reduzieren von NOx nicht zur Verfügung stehen. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform bereits zu Beginn des Änderns des Luft/Brennstoff-Verhältnisses Sekundärbrennstoff eingespritzt, um von Anfang an das aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzte NOx zu reinigen. Danach wird während des Ausstoßhubs weiter Sekundärbrennstoff eingespritzt, um eine Drehmomentänderung und einen Mangel an Kohlenwasserstoffen zu verhindern.
  • In 10 entsprechen die Schritte 1001 bis 1011 den Schritten 201 bis 211 gemäß 2. Jedoch wird nach Berechnung der Sekundärbrennstoff-Einspritzmenge in Schritt 1011 im nachfolgenden Schritt 1013 ermittelt, ob während des Expansionshubs so oft wie vorbestimmt Sekundärbrennstoff in alle Zylinder eingespritzt wurde. Wenn das Einspritzen von Sekundärbrennstoff noch nicht abgeschlossen ist, wird in Schritt 1015 weiter Sekundärbrennstoff eingespritzt. Wenn das Einspritzen von Sekundärbrennstoff so oft wie vorbestimmt erfolgt ist, wird in Schritt 1017 während des Ausstoßhubs Sekundärbrennstoff eingespritzt. Mit anderen Worten, durch Einspritzen von Sekundärbrennstoff während des Expansionshubs unmittelbar nach Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf mäßig magere Werte wird das aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzte NOx zuverlässig gereinigt.
  • Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen der vorliegenden beschrieben. Bei den Ausführungsformen eins bis sieben wird das auf mäßig mageren Werte geänderte Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine erfaßt, um dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator Abgas mit einem ausreichend fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis zuzuführen. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wird das Betreiben der Maschine mit einem mäßig mageren Luft/Brennstoff-Gemisch vorhergesagt und die im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx-Menge abgebaut, bevor das Abgas mit einem mäßig mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis in diesen strömt und bevor spontanes Freisetzen von NOx erfolgt. Wenn bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen das Luft/Brennstoff-Verhältnis während des Beschleunigens der Maschine den Bereich mäßig magerer Werte durchlaufen oder in diesem Bereich sich zu fetten Werten ändern darf, wird das Luft/Brennstoff des in den NOx-Absorptions-/Reduktionska talysator strömenden Abgases auf einen fetten Wert gebracht, um NOx aus dem Katalysator gezielt freizusetzen und zu reinigen, bevor das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine mäßig magere Werte annimmt und bevor NOx spontan freigesetzt wird. Auf diese Weise wird fast das gesamte im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx vorzeitig freigesetzt und durch Reduktion gereinigt. Wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine tatsächlich den Bereich mäßig magerer Werte erreicht, ist im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator kein spontan freizusetzendes NOx vorhanden, und das trifft auch zu, wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis den Bereich mäßig magerer Werte durchläuft. Wenn nahezu alles absorbierte NOx freigesetzt ist, hat auch im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator ausreichend NOx-Absorptionskapazität. Auch wenn im Bereich mäßig magerer Luft/Brennstoff-Verhältnisse relativ große Mengen NOx von der Maschine emittiert werden, reicht die Absorptionskapazität des NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysators aus, diese vollständig zu absorbieren, so daß aus diesem kein ungereinigtes NOx gelangt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen beschrieben, bei welchen spontanes Freisetzen von NOx verhindert wird.
  • Achte Ausführungsform
  • Bei dieser Ausführungsform erkennt die ECU 30 aus der Vergrößerung des Beschleunigeröffnungsgrades die Forderung des Fahrzeugführers nach Beschleunigen der Maschine, welche durch Einstellen eines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnisses innerhalb kurzer Zeit erfolgt. Mit der Änderung des Beschleunigeröffnungsgrades wird der Öffnungsgrad des elektronisch gesteuerten Drosselventils nicht sofort, sondern erst nach einer Verzögerungszeit Td geändert.
  • Wenn der Beschleunigeröffnungsgrad sich ändert, gibt die ECU 30 in Abhängigkeit von diesem den Drosselventilöffnungsgrad vor und sendet ein entsprechendes Steuersignal an ein im Drosselventil 15 angeordnetes Betätigungselement 15b. Die Zeit zwischen dem Ändern des Beschleunigeröffnungsgrades und dem Wirken des Drosselventils 15 bei geändertem Öffnungsgrad ist die Summe aus der Zeit, welche zwischen dem Empfang des Steuersignals und dem Ansprechen des Betätigungselements 15b vergeht, aus der Zeit, welche zum Überwinden der Reibung zwischen verschiedenen Elementen benötigt wird, und der Zeit bis zum Erreichen des geforderten Drosselventilöffnungsgrades. Die Summe aus diesen Zeiten ist die Verzögerungszeit Td. Die Verzögerungszeit Td beträgt mehrere zehn Millisekunden bis zu 200 Millisekunden. Bei dieser Ausführungsform wird ab Änderung des Beschleunigeröffnungsgrades bis Ablauf der Verzögerungszeit Td in alle Zylinder simultan Brennstoff in der berechneten Menge eingespritzt. Dieses Einspritzen erfolgt unabhängig vom Kolbenhub in den einzelnen Zylindern asynchron. Die Menge des asynchron einzuspritzenden Brennstoffs wird so vorgegeben, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des aus den Zylindern ausgestoßenen Abgases eher fett als stöchiometrisch ist. Mit anderen Worten, beim asynchronen Brennstoffeinspritzen wird in einige Zylinder während des Saughubs oder während des Kompressionshubs Brennstoff gespritzt. In diesem Fall wird in der Brennkammer ein fettes Luft/Brennstoff-Gemisch erzeugt, so daß auch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des aus den Zylindern ausgestoßenen Abgases fett ist. Bei anderen Zylindern erfolgt asynchrones Einspritzen von Brennstoff während des Expansionshubs oder des Ausstoßhubs. In diesem Fall dient der asynchron eingespritzte Brennstoff als Sekundärbrennstoff. Der als Sekundärbrennstoff eingespritzte Brennstoff verteilt sich im Auslaßkanal, verändert das Luft/Brennstoff-Verhältnis in der Brennkammer nicht und ist auch nicht an der Verbrennung beteiligt. Das erzeugte Abgas mit einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis enthält große Mengen unverbrannter Kohlenwasserstoffe, mit denen das aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator freigesetzte NOx eine Reaktion eingeht und dadurch innerhalb kurzer Zeit gereinigt wird. Wenn nach Ablauf der Verzögerungszeit Td der Drosselventilöffnungsgrad sich zu ändern beginnt, ist bereits das gesamte im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx freigesetzt, so daß auch beim Einströmen von Abgas mit einem durch diese Änderung bewirkten mäßig mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator kein NOx spontan aus diesem freigesetzt wird. Da in diesem Fall nahezu kein NOx im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator vorhanden ist, absorbiert dieser das beim Betreiben der Maschine mit einem mäßig mageren Luft/Brennstoff-Gemisch emittierte NOx vollständig. Dadurch gelangt kein NOx an die Atmosphäre.
  • 13 zeigt im Flußplan das Steuerprogramm für das Freisetzen von NOx. Dieses Programm wird von der ECU 30 gesteuert und läuft in einem bestimmten Intervall ab.
  • In Schritt 1301 wird geprüft, ob seit dem letzten Ablauf dieses die Änderung ΔACCP des Beschleunigeröffnungsgrades größer ist als ein vorbestimmter Wert α. Bei ΔACCP ≤ α ist die Beschleunigerpedalbetätigung nicht groß und deshalb keine Beschleunigung der Maschine beabsichtigt. Deshalb wird in Schritt 1315 der Zeitzähler CT auf Null zurückgestellt und danach das Programm sofort beendet. Dagegen bedeutet ΔACCP > α ein stärkeres Betätigen des Beschleunigerpedals durch den Fahrzeugführer und demzufolge die Forderung nach Beschleunigung der Maschine. Deshalb geht der Ablauf zu Schritt 1303 über, um zu ermitteln, ob der die momentan im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx-Menge repräsentierende, vom NOx-Zähler angezeigte Wert CNOX einen vorbe stimmten Wert β überschreitet. Der Wert β ist ein Anzeichen dafür, daß der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator nahezu kein NOx absorbiert hat. Bei CNOX ≤ β besteht keine Notwendigkeit zum Freisetzen von NOx, so daß der Ablauf wiederum zu Schritt 1315 übergeht und nach Durchführung dieses Schrittes das Programm beendet wird.
  • Wenn in Schritt 1303 CNOX > β ermittelt wird, geht der Ablauf zu Schritt 1305 über, um zu prüfen, ob der vom Flag XAREA angezeigte Wert ein Freisetzen von NOx rechtfertigt. So kann zum Beispiel asynchrones Brennstoffeinspritzen bei Leerlauf der Maschine eine starke Drehzahländerung verursachen. Deshalb wird bei Maschinenleerlauf ein von der ECU 30 gesteuertes separates Programm durchgeführt, um den Wert des Flags XAREA auf 0 zu setzen und das Freisetzen von NOx einzuleiten. Wenn in Schritt 1305 XAREA ≠ 1 ermittelt wird, geht der Ablauf wiederum zu Schritt 1315 über, um diesen durchzuführen und danach das Programm sofort zu beenden. Wenn in Schritt 1305 XAREA = 1 ermittelt wird, d.h. NOx freigesetzt werden kann, werden die Schritte 1307 bis 1313 durchgeführt, um NOx freizusetzen.
  • Das heißt, daß in Schritt 1307 ermittelt wird, ob der vom Zeitzähler CT angezeigte Wert kleiner ist als ein vorbestimmter Wert CTd. Bei CT < CTd, geht der Ablauf zu Schritt 1309 über, um die für das Freisetzen von NOx erforderliche Brennstoffeinspritzmenge zu berechnen. In Schritt 1311 wird die berechnet Brennstoffmenge asynchron in alle Zylinder eingespritzt. Nach dem asynchronen Brennstoffeinspritzen geht der Ablauf zu Schritt 1313 über, in welchem der vom Zeitzähler CT angezeigte Wert um 1 erhöht wird. Damit ist das Programm beendet.
  • Wenn in Schritt 1301 ermittelt wird, daß ΔACCP ≤ α, geht der Ablauf sofort zu Schritt 1315 über, um den Zeitzähler CT auf 0 zurückzusetzen. Der in Schritt 1313 angezeigte Wert repräsentiert die Anzahl an Vorgängen nach Ermittlung von ΔACCP > α in Schritt 1301. Da das Programm in einem bestimmten Zeitintervall abläuft, entspricht der vom Zeitzähler CT angezeigte Wert die nach Zeit nach Erteilung des Befehls zum Beschleunigen der Maschine (seit Ermittlung ΔACCP > α).
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird asynchrones Einspritzen nach dem in 13 dargestellten Programm immer dann durchgeführt, wenn nach Beschleunigungsbeginn die vorbestimmte Zeit CTd abgelaufen ist. Der Wert CTd wird so eingestellt, daß dieser vor Änderung des Drosselventilöffnungsgrades der Verzögerungszeit Td entspricht. Das heißt, daß ab Erfassung der vom Fahrzeugführer beabsichtigten Beschleunigung bis zu Beginn des Änderns des Drosselventilöffnungsgrades NOx freigesetzt wird. Mit anderen Worten, das im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx wird fast vollständig freigesetzt und durch Reduktion gereinigt, bevor durch Änderung der Maschinenbetriebsbedingungen aufgrund einer Veränderung des Drosselventilöffnungsgrades spontanes Freisetzen von NOx erfolgen kann. Demzufolge gelangt bei dieser Ausführungsform auch bei einer Änderung der Maschinenbetriebsbedingungen kein ungereinigtes NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator in die Atmosphäre.
  • Neunte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der achten Ausführungsform wird während der Zeit vom Betätigen des Beschleunigungspedals durch den Fahrzeugführer bis zum Beginn des Änderns des Drosselventilöffnungsgrades NOx freigesetzt. Dagegen wird bei der neunten Ausführungsform bereits nach Betätigen des Beschleunigungspedals durch den Fahrzeugführer NOx freigesetzt und erst nach Beendigung des Freisetzens von NOx der Drosselventilöffnungsgrad verändert. Demzufolge werden erst nach dem Freisetzen von NOx die Maschinenbetriebsbedingungen verändert. Mit anderen Worten, bei Beginn einer Änderung der Betriebsbedingungen ist die vom NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx-Menge nahezu Null.
  • 14 zeigt im Flußplan das Steuerprogramm zum Freisetzen von NOx. Dieses Programm wird von der ECU 30 gesteuert und läuft immer in einem bestimmten Zeitintervall ab.
  • In Schritt 1401 dieses Programms wird ermittelt, ob die Forderung nach Beschleunigen der Maschine besteht. Danach wird in Schritt 1403 ermittelt, ob die momentan im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierte NOx-Menge größer ist als ein vorbestimmter Wert β. In Schritt 1405 wird ermittelt, ob NOx freigesetzt werden kann. Die Schritte 1401 bis 1405 entsprechen den Schritten 1301 bis 1305 gemäß 13.
  • Wenn in den Schritten 1401 bis 1405 ermittelt wird, daß eine oder mehrere dieser Bedingungen nicht erfüllt sind, geht der Ablauf zu Schritt 1415 über, um den Wert eines später beschriebenen Flags XINJ auf 0 zurückzusetzen. Danach wird in Schritt 1417 der Drosselventilöffnungsgrad gesteuert, d.h., die ECU 30 berechnet auf der Grundlage des Beschleunigeröffnungsgrades aus einer vorher aufgestellten Beziehung den Zielöffnungsgrad des Drosselventils 15 und steuert das Betätigungselement 15b entsprechend, um diesen Zielöffnungsgrad zu erreichen. Damit endet dieses Programm.
  • Wenn die in den Schritten 1401 bis 1405 genannten Bedingungen alle erfüllt sind, geht der Ablauf zu Schritt 1407 über, um zu ermitteln, ob der Wert des Flags XINJ auf 1 gesetzt ist. Bei XINJ = 1 geht der Ablauf zu Schritt 1417 über, um diesen durchzuführen.
  • Wenn in Schritt 1407 XINJ ≠ 1 festgestellt wird, geht der Ablauf zu Schritt 1409 über, um die zum Freisetzen von NOx benötigte Brennstoffmenge zu berechnen, welche dann in Schritt 1411 asynchron in alle Zylinder eingespritzt wird. Die Schritte 1409 und 1411 entsprechen den Schritten 1309 und 1311 gemäß 13. Wenn das asynchrone Einspritzen von Brennstoff abgeschlossen ist, geht der Ablauf zu Schritt 1413 über, in welchem der Wert des Flags XINJ auf 1 gesetzt und danach das Programm beendet wird.
  • Wenn bei dieser Ausführungsform keine Forderung nach Beschleunigen der Maschine besteht (ΔACCP ≤ α in Schritt 1401), wird in Schritt 1415 der Wert des Flags XINJ immer auf 0 zurückgesetzt. Wenn aber die Forderung nach Beschleunigen der Maschine besteht (ΔACCP > α in Schritt 1401, ist in Schritt 1407 XINJ = 0, so daß die Schritte 1409 und 1411 durchgeführt werden, um die Brennstoffeinspritzmenge zu berechnen bzw. die berechnete Brennstoffmenge asynchron einzuspritzen. Das Steuern des Drosselventilöffnungsgrades in Schritt 1417 wird erst durchgeführt, wenn das Brennstoffeinspritzen beendet ist. Wenn nach Erteilen des Befehls zum Beschleunigen der Maschine einmal Brennstoff eingespritzt wurde, wird in Schritt 1413 der Wert des Flags XINJ auf 1 gesetzt. Beim nächsten Zyklus geht der Ablauf von Schritt 1407 unmittelbar zu Schritt 1407 über, um den Drosselventilöffnungsgrad zu steuern.
  • Wenn bei dieser Ausführungsform der Fahrzeugführer die Maschine beschleunigen möchte, wird nach Erteilung des Beschleunigungsbefehls in alle Zylinder einmal Brennstoff asynchron eingespritzt (Schritte 1409 bis 1413), danach NOx freigesetzt und schließlich mit dem Steuern des Drosselventilöffnungsgrades zum ersten Mal begonnen. Demzufolge ist vor Änderung der Betriebsbedingungen das Freisetzen von NOx abgeschlossen, so daß Ausströmen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator zuverlässig verhindert werden kann.
  • Bei der ersten und der neunten Ausführungsform wird während des Freisetzens von NOx Brennstoff asynchron eingespritzt, das Luft/Brennstoff-Verhältnis für einige Zylinder eher auf einen fetten Wert als den stöchiometrischen Wert gebracht und der nicht zur Verbrennung beitragende Brennstoff in die anderen Zylinder eingespritzt. Dadurch tritt im Gegensatz zu dem Fall, bei welchem für alle Zylinder das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einen eher fetten als den stöchiometrischen Wert eingestellt wird, eine nur geringe Vergrößerung des Drehmoments der Maschine ein, so daß ein Drehmomentstoß verhindert werden kann.
  • Bei einer Maschine, bei welcher in jedem Auslaßkanal ein Brennstoffeinspritzventil angeordnet ist, kann asynchronen Brennstoffeinspritzen gemäß den in den 13 und 14 dargestellten Programmen entfallen. In diesem Fall trägt der durch diese Ventile eingespritzte Brennstoff überhaupt nicht zur Verbrennung bei, so daß in allen Zylindern das Luft/Brennstoff-Verbrennungsverhältnis nicht beeinflußt wird und Drehmomentschwankungen vollkommen verhindert werden können.
  • In Schritt 1309 gemäß 13 und in Schritt 1409 gemäß 14 kann eine konstante Brennstoffmenge für das Freisetzen von NOx vorgegeben werden, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases auf einen ausreichend fetten Wert zu bringen, die Brennstoffmenge aber auch in Abhängigkeit den Betriebsbedingungen der Maschine berechnet werden.
  • Wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine relativ mager ist, kann trotz des Einspritzens von nur geringen Mengen Brennstoff zum Freisetzen von NOx das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases auf einen ausreichend fetten Wert gebracht werden. Deshalb kann die Brennstoffmenge zum Freisetzen von NOx in Abhängigkeit vom Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine vorgegeben werden.
  • Wenn der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator große Mengen NOx absorbiert hat, sind zum Reinigen des freigesetzten NOx große Mengen Kohlenwasserstoffe erforderlich. Deshalb kann die Brennstoffmenge zum Freisetzen von NOx in Abhängigkeit von der im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierten NOx-Menge (in Abhängigkeit vom Zählwert CNOX des NOx-Zählers) vorgegeben werden.
  • Bei der ersten bis siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei Änderung des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses der Maschine auf mäßig magere Werte das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases auf einem fetten Wert gehalten und dadurch das Ausströmen von ungereinigtem NOx aus dem Katalysator verhindert. Bei der achten und der neunten Ausführungsform das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine in den Bereich mäßig magerer Werte übergeht, kann mit Sicherheit eine Verringerung der im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator absorbierten NOx-Menge erwartet und spontanes Freisetzen von NOx verhindert werden.
  • Im Abgaskanal einer mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch betriebenen Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung ist ein NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator angeordnet. Wenn die Maschine mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch betrieben wird, absorbiert der NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator das im Abgas enthaltene NOx. Um das absorbierte NOx wieder freizusetzen, muß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases auf einen fetten Wert gebracht werden, so daß das Luft/Brennstoff-Gemisch auf einen fetten Wert eingestellt wird. Wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine von einem mageren Wert zu einem fetten Wert verändert und dabei der Bereich mäßig magerer Werte vom stöchiometrischen Wert bis etwa 20 durchlaufen wird, veranlaßt eine elektronische Steuereinheit (ECU) das Einspritzen eines zur Verbrennung nicht beitragenden Sekundärbrennstoffs durch die Direkteinspritzventile in die Zylinder während des Expansionshubs oder des Ausstoßhubs der Kolben, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator strömenden Abgases auf einen fetten Wert zu bringen. Dadurch wird bei Änderung des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses der Maschine ein Ausströmen von ungereinigtem NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator verhindert.

Claims (11)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung (1), welche nach Bedarf das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis über einen großen Bereich von einem eher mageren als den stöchiometrischen Wert auf einen eher fetten als den stöchiometrischen Wert ändert und aufweist: einen im Abgaskanal der Maschine (1) angeordneten NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7), dessen maximale NOx-Absorptionskapazität sich mit Verringerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in diesen strömenden Abgases verringert und welcher bei einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases NOx absorbiert und bei verringerter Sauerstoffkonzentration im Abgas das absorbierte NOx freisetzt, und eine Einstelleinheit (30) zum Einstellen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) strömenden Abgases auf einen eher fetten als den stöchiometrischen Wert, wenn das Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnis der Maschine auf spezifische Werte zwischen dem stöchiometrischen Wert und 20 geändert wird.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1, wobei die Einstelleinheit (30) durch Einspritzen eines ineffektiven, zur Verbrennung in der Brennkammer der Maschine (1) nicht beitragenden Brennstoffs das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) strömenden Abgases eher auf einen fetten als den stöchiometrischen Wert einstellt.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 2, wobei zur Einstelleinheit (30) Brennstoffeinspritzventile (111-114) zum Direkteinspritzen von Brennstoff in die Maschinenzylinder gehören, durch welche während des Expansionshubs oder des Ausstoßhubs der Zylinderkolben Sekundärbrennstoff direkt in die Zylinder gespritzt wird.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 2, wobei die Einstelleinheit (30) auf der Grundlage des Luft/Brennstoff-Arbeitsverhältnisses der Maschine die von der Maschine (1) emittierte und die aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) freigesetzte NOx-Menge schätzt und auf der Grundlage dieser Schätzwerte die Menge des einzuspritzenden ineffektiven Brennstoffs vorgibt.
  5. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 2, wobei zum Erfassen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) strömenden Abgases ein Sensor angeordnet ist und die Einstelleinheit (30) auf der Grundlage des von diesem erfaßten Luft/Brennstoff-Verhältnisses die zum Beibehalten eines Luft/Brennstoff-Zielverhältnisses mit einem eher fetten als dem stöchiometrischen Wert erforderliche Menge an einzuspritzendem ineffektiven Brennstoff ermittelt.
  6. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1, welche außerdem aufweist: eine Bestimmungseinheit zum vorzeitigen Bestimmen der aus einer Änderung der Maschinenbetriebsbedingungen resultierenden spontanen Freisetzung von NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) im voraus und eine NOx-FreisetzungssSteuereinheit zum Steuern des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) strömenden Abgases auf einen fetten Wert, wenn die Bestimmungseinheit spontanes Freisetzen von NOx aus dem NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) bestimmt, und zum Freisetzen des im NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) absorbierten NOx und Reinigen des freigesetzten NOx durch Reduktion bevor spontanes Freisetzen erfolgt.
  7. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 6, wobei die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung (1) mit einem in deren Luftansaugkanal angeordneten Drosselventil (15), mit einem vom Fahrzeugführer betätigten Beschleuniger und einer Drosselsteuereinheit zum Ändern der Betriebsbedingungen der Maschine (1) durch Steuern des Drosselventilsöffnungsgrades in Übereinstimmung mit dem Betätigten des Beschleunigers durch den Fahrzeugführer ausgerüstet ist, die Bestimmungseinheit ein spontanes Freisetzen von NOx bei Betätigung des Beschleunigers im voraus bestimmt und im Falle des Bestimmens von spontanem Freisetzen von NOx die NOx-Freisetzungssteuereinheit das Freisetzen von NOx nach dem Betätigen des Beschleunigers durch den Fahrzeugführer bis zum Ändern des Drosselventilöffnungsgrades durch die Drosselsteuereinheit durchführt.
  8. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 6, wobei die Maschine (1) ) mit einem in deren Luftansaugkanal angeordneten Drosselventil (15), mit einem vom Fahrzeugführer betätigten Beschleuniger und einer Drosselsteuereinheit zum Ändern der Betriebsbedingungen der Maschine (1) durch Steuern des Drosselventilsöffnungsgrades in Übereinstimmung mit dem Betätigten des Beschleunigers durch den Fahrzeugführer ausgerüstet ist, die Bestimmungseinheit ein spontanes Freisetzen von NOx bei Betätigung des Beschleunigers im voraus bestimmt und im Falle des Bestimmens von spontanem Freisetzen von NOx die NOx-Freisetzungssteuereinheit eine Änderung des Drosselventilöffnungsgrades durch die Drosselsteuereinheit bis zur Beendigung des Freisetzen von NOx bewirkt.
  9. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 6, wobei die Bestimmungseinheit beurteilt, ob beim Beschleunigen der Maschine (1) spontanes Freisetzen von NOx zu erwarten ist.
  10. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 6, wobei zum Einstellen eines fetten Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) strömenden Abgases die NOx-Freisetzungssteuereinheit ein fettes Luft/Brennstoff-Gemisch zum Betreiben der Maschine einstellt.
  11. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß Anspruch 6, wobei die NOx-Freisetzungssteuereinheit die Maschine (1) mit Brennstoff versorgt, welcher das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator (7) strömenden Abgases auf einen fetten Wert bringt, aber zur Verbrennung in der Brennkammer der Maschine (1) nicht beiträgt.
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