DE69924459T2 - Brennkraftmaschine mit NOx-Katalysator für Magergemischverbrennung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit NOx-Katalysator für Magergemischverbrennung Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einem Mager-NOx-Katalysator und, in mehr besonderer Weise, eine Brennkraftmaschine mit einem Mager-NOx-Katalysator, der in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, in welcher sich die Luft in dieser Abgasanlage in einem Sauerstoffüberschußzustand befindet, zum Entfernen von im Abgas dieser Abgasanlage enthaltenem Stickstoffoxid mit Hilfe eines Reduktionsmittels.
  • BEMERKUNGEN ZUM STAND DER TECHNIK
  • Beispielhaft kann ein Mager-NOx-Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ als ein Katalysator aufgeführt werden, welcher in einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wie z.B. einer Mager-Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung, einer Diesel-Brennkraftmaschine und dergleichen verwendet wird, welche einen hohen Wärmewirkungsgrad aufweisen und in denen sich die Luft in der Abgasanlage in einem Sauerstoffüberschußzustand befindet, während Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid klein sind.
  • Der Mager-NOx-Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ kann als ein Mager-NOx-Katalysator vom diskontinuierlichen Wirktyp klassifiziert werden zum zeitweiligen Speichern des Stickstoffoxids in dem Katalysator in der Magerluft und nachherigem umgehenden Reduzieren und Entfernen des aufgenommenen Stickstoffoxids durch Zuführung einer passenden Menge an Reduktionsmittel zu dem Katalysator in der reduzierenden Atmosphäre.
  • Es ist zu vermerken, daß es außer dem Mager-NOx-Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ einen Mager-NOx-Katalysator vom Selektiv-Reduktions-Typ gibt.
  • Der Mager-NOx-Katalysator vom Selektiv-Reduktions-Typ kann als ein Mager-NOx-Katalysator eines kontinuierlichen Wirktyps zum kontinuierlichen selektiven Reduzieren und Entfernen des Stickstoffoxids durch Zuführen des Reduktionsmittels zu dem Katalysator eingeordnet werden. Ferner kann als Reduktionsmittel beispielhaft der Kohlenwasserstoff aufgeführt werden, wie z.B. in dem Dokument JP-6-117 225 beschrieben ist. Zusätzlich zum Kohlenwasserstoff ist auch Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel bekannt.
  • Wenn Kohlenwasserstoff als Reduktionsmittel verwendet wird, wird der Kohlenwasserstoff teilweise oxidiert, um eine aktivierte Form zu erzeugen. Dann reagiert die aktivierte Form mit dem Stickstoffoxid und reduziert es, um dadurch Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid zu erzeugen, welche für den menschlichen Körper nicht schädlich sind.
  • Gemäß der vorstehend erwähnten Veröffentlichung wird eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, welche normalerweise in einer Brennkraftmaschine für die Zuführung von Kraftstoff während eines Verdichtungstakts benutzt wird, wie z.B, eine Einspritzdüse, ebenfalls für die Zuführung des Reduktionsmittels beim Expansionstakt während des Auslaßhubs benutzt. Von diesen Einspritzungen wird erstere Einspritzung für den Antrieb der Brennkraftmaschine als Haupteinspritzung und letztere Einspritzung als Nacheinspritzung bezeichnet.
  • Ferner ist die Aktivierung des Mager-NOx-Katalysators erforderlich, um den Mager-NOx-Katalysator funktionswirksam zu machen. Für die Aktivierung des Mager-NOx-Katalysators muß der Mager-NOx-Katalysator bis über eine Aktivierungstemperatur erhitzt werden, bei welcher er funktionswirksam ist. Entsprechend der herkömmlichen Technologie wird die Kataly satortemperatur auf die Aktivierungstemperatur oder höher unter Ausnutzung der Wärme eines Abgases, welches von der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird, gebracht.
  • Die Nacheinspritzung wird, wie vorstehend beschrieben ist, bei dem Expansionstakt während des Ausstoßhubs ausgeführt und wird daher an einem Zeitpunkt bewirkt, an dem der Kolben sich tiefer als am oberen Totpunkt bewegt.
  • In bezug auf die Durchführung der Verbrennung ist es vorzuziehen, daß der Kraftstoff eingespritzt wird, wenn sich der Kolben in der Nähe des oberen Totpunkts befindet. Um das zu erreichen, ist die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit einem fest eingestellten Einspritzwinkel angeordnet. Der Kraftstoff kann daher in einer solchen Nacheinspritzung schwer verdampfen, bei welcher der Kraftstoff eingespritzt wird, wenn sich der Kolben in seinem Hub an einem Punkt unter seinem oberen Totpunkt befindet. Es kann daher angenommen werden, daß flüssiger Kraftstoff als Reduktionsmittel auf den Mager-NOx-Katalysator gelangt.
  • Für eine wirksame Ausnutzung des Kraftstoffs als Reduktionsmittel ist es mehr vorzuziehen, den Kraftstoff zu verdampfen, als ihn zu verflüssigen. Es ist jedoch schwierig, einen für das Ausführen der Nacheinspritzung geeigneten Zeitpunkt zu finden, um den Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wie z.B. der Einspritzdüse, zu verdampfen, deren ursprüngliche Funktion es ist, den Verbrennungskraftstoff zum Antrieb der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Es ist daher eine Technologie wünschenswert, die zum Zuführen des dampfförmigen Reduktionsmittels zu dem Mager-NOx-Katalysator in der Lage ist, ohne daß eine Nacheinspritzung ausgeführt wird.
  • Entsprechend dem herkömmlichen Verfahren wird der Mager-NOx-Katalysator nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine nach einer Zeit wirksam, bei welcher der Mager-NOx-Katalysator die Aktivierungstemperatur oder eine höhere erreichen kann.
  • Der Mager-NOx-Katalysator kann im Haltezustand vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine nicht bis oberhalb der Aktivierungstemperatur aufgeheizt werden.
  • Sogar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine dauert es eine beträchtliche Zeit, bis der Mager-NOx-Katalysator aktiviert ist, und während einer solchen Zeitdauer ist der Mager-NOx-Katalysator nicht funktionswirksam. Außerdem ist in der Brennkraftmaschine, wie z.B. der Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und der Dieselbrennkraftmaschine, welche den hohen Wärmewirkungsgrad aufweisen, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand wie z.B. in einem Magergemischbereich befindet, eine Abgastemperatur zu dieser Zeit niedrig, und daher wird infolge der niedrigen Abgastemperatur die ganze Abgasanlage hindurch nicht genügend Wärme übertragen, um den Mager-NOx-Katalysator zu aktivieren. Es kann folglich eintreten, daß der Mager-NOx-Katalysator eher abgekühlt wird durch das Abgas mit niedriger Temperatur der Brennkraftmaschine, z.B. während einer Verlangsamung nach einer Beschleunigung.
  • Auch wird es schwierig, eine Regeneration von sogenannter SOx-Vergiftung und eine Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von SOF(Soluble Organic Fraction)-Vergiftung auszuführen, und außerdem ist es auch schwierig, partikelförmiges Material zu entfernen. Es ist zu vermerken, daß Vergiftungen mit Schwefel, ohne auf SOx-Vergiftung beschränkt zu sein, allgemein als S-Vergiftung bezeichnet werden. Ferner ist, wie allgemein bekannt ist, die SOF-Vergiftung nicht als die durch Schwefel verursachte Vergiftung definiert und fällt daher nicht unter die Kategorie der S-Vergiftung.
  • Wenn andererseits eine externe Aufladung auf die Brennkraftmaschine angewendet wird durch Ausführen von Einlaß/Auslaß-Drosslungsoperationen, um die Luft in der Abgasanlage unter einem Anstieg der Abgastemperatur anzureichern, kann dieses wiederum eine verschlechterte Kraftstoffaufnahme verursachen und führt zur Bildung von partikelförmigem Material.
  • Obwohl nicht in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung beschrieben, ist die Brennkraftmaschine ferner mit einem Verbrennungsheizer einer solchen Ausführung versehen, daß die Luftansaugung aus der Außenluft bewirkt wird, um eine Heizleistung für den Fahrzeuginnenraum zu verbessern und in einigen Fällen das Startverhalten der Brennkraftmaschine. Das von dem Verbrennungsheizer abgegebene Verbrennungsgas wird in einen Abgasstrang ausgestoßen, und es kann angenommen werden, daß der in dem Abgasstrang angeordnete Mager-NOx-Katalysator dadurch aktiviert ist. In diesem Fall ist jedoch, in einem Zustand, in dem die Brennkraftmaschine betrieben wird, ein Abgasdruck in der Brennkraftmaschine höher als ein Austrittsdruck in dem Verbrennungsheizer. Deshalb kann das Verbrennungsgas aus dem Verbrennungsheizer nicht in den Abgasstrang ausgestoßen werden. Es ist daher nicht möglich, die Wärme des Verbrennungsheizers zum Aufheizen des Mager-NOx-Katalysators wirksam zu nutzen. Wegen des Differenzdrucks zwischen dem Abgasdruck in der Brennkraftmaschine und dem Austrittsdruck in dem Verbrennungsheizer kann es sich ferner ergeben, daß das Abgas der Brennkraftmaschine zu dem Verbrennungsheizer über eine Verbrennungsgas-Austrittsleitung zum Ausstoßen des Verbrennungsgases vom Verbrennungsheizer nach draußen zurückfließt. Es ist zu vermerken, daß das Verbrennungsgas vom Verbrennungsheizer und das von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas, wenn nicht anders angegeben, nachstehend jeweils vereinfacht als Verbrennungsgas und Abgas bezeichnet werden.
  • Das Dokument DE-196 04 318 A beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einer NOx-Falle und einem Brenner für die Regeneration dieser NOx-Falle. Der Brenner weist zugangsseitig vor der NOx-Falle einen Durchlaß zum Zuführen von Verbrennungsgas zum Zuführen eines von dem Brenner abgegebenen Verbrennungsgases auf, um eine Regeneration der NOx-Falle zu erreichen, wenn die Steuerung einen solchen Regenerationsprozess anfordert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator zu schaffen, welche die nachstehend beschriebenen Wirkungen aufweist:
    • (1) Fähigkeit zum Versehen des Mager-NOx-Katalysators mit Reduktionsmittel wie z.B. Kohlenwasserstoff in ausreichender Weise sogar unter Beseitigung der Notwendigkeit einer Nacheinspritzung.
    • (2) Ausreichendes Anheben der Temperatur in der Abgasanlage vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine, so daß der Mager-NOx-Katalysator, welcher in der Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit dem Starten der Brennkraftmaschine funktionswirksam ist.
    • (3) Gründlich vollzogene Reinigung des Abgases, Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung oder SOF-Vergiftung und Entfernen von partikelförmigem Material.
    • (4) Zurückdrängen der Bildung von partikelförmigem Material.
    • (5) Beschleunigung der Aktivierung des Mager-NOx-Katalysators durch Zulassen der Strömung des Verbrennungsgases durch den Abgasstrang entsprechend dem Bedarf, während ein Rückfluß zu dem Verbrennungsheizer nach dem Anlaufen der Brennkraftmaschine verhindert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine mit einem Mager-NOx-Katalysator und einem Verbrennungsheizer zum Anheben der Temperaturen von Bestandteilen einer Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: Einen Mager-NOx-Katalysator, der zur Reinigung eines Brennkraftmaschinenabgases in einem Abgas strang angeordnet ist, und eine Verbrennungsgas-Zuführungsleitung zum Zuführen eines von dem Verbrennungsheizer abgegebenen Verbrennungsgases zugangsseitig zu dem Mager-NOx-Katalysator in dem Brennkraftmaschinen-Abgasstrang, wenn eine Anforderung für einen Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator erfolgt.
  • In der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator fließt das von dem Verbrennungsheizer abgegebene Verbrennungsgas erfindungsgemäß zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung, wenn der Differenzdruck zwischen dem Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine und dem Druck der Abgasanlage der Brennkraftmaschine einen vorherbestimmten Wert aufweist oder größer ist. Der „vorherbestimmte Wert" ist ein Wert, bei dem der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine höher ist als der Druck der Abgasanlage der Brennkraftmaschine, wenn der Verbrennungsheizer in einem Zustand betrieben wird, in dem der vorstehend genannte Differenzdruck über dem vorherbestimmten Wert liegt, und dem Verbrennungsgas aus dem Verbrennungsheizer dadurch ermöglicht ist, in Richtung der Brennkraftmaschinen-Abgasanlage zu fließen, d.h. ein Wert, bei welchem ein Rückfluß nicht auftritt.
  • Hierin weisen „Bestandteile der Brennkraftmaschine" Elemente der Brennkraftmaschine selbst auf, wie z.B. Brennkraftmaschinen-Kühlwasser, einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf und dergleichen.
  • Die hierin angeführte „Brennkraftmaschine" kann Brennkraftmaschinen, wie z.B. nicht nur typische Brennkraftmaschinen mit Benzin-Saugrohreinspritzung, sondern auch eine Mager-Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung und eine Diesel-Brennkraftmaschine oder eine CNG (Druckerdgas)-Brennkraftmaschine bedeuten.
  • Der „Verbrennungsheizer" ist vorzugsweise als vom Hauptkörper der Brennkraftmaschine getrenntes Element an der Brennkraftmaschine angeordnet. Dadurch soll die Verbrennung des Heizers unabhängig ausgeführt werden, überhaupt nicht beeinflußt durch die Verbrennung innerhalb der Zylinder des Hauptkörpers der Brennkraftmaschine, und wenn das zu diesem Zeitpunkt abgegebene Verbrennungsgas in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine eingeleitet werden kann, kann das Verbrennungsgas zum Erhöhen einer Temperatur in der Abgasanlage und zum Ausführen einer katalytischen Behandlung sogar vor der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine verwendet werden.
  • Der „Mager-NOx-Katalysator" kann der Mager-NOx-Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ oder der Mager-NOx-Katalysator vom Selektiv-Reduktions-Typ sein.
  • Das „Verbrennungsgas" kann als seine Bestandteile je nach Bedarf vorzugsweise Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid aufweisen. Es ist daher vorzuziehen, daß Kraftstoffe für die Brennkraftmaschine wie z.B. Benzin und Leichtöl als Kraftstoffe für die Verbrennung im Verbrennungsheizer verwendet werden. Benzin und dergleichen erzeugen, wenn sie nicht vollständig verbrannt werden, ein unverbranntes Gas, und das unverbrannte Gas weist den Kohlenwasserstoff und das Kohlenmonoxid auf, welche als Reduktionsmittel dienen.
  • Die „Verbrennungsgas-Zuführungsleitung" ist eine Leitung, die nur zum Aufheizen des Mager-NOx-Katalysators verwendet wird ohne daß der Wärme erlaubt ist, während des Durchlaufens des Verbrennungsgases durch diese Leitung zu entweichen, und es ist zu bevorzugen, daß die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung eine Leitung zum Einleiten des Verbrennungsgases in die Abgasanlage als Bypass zu den Zylindern der Brennkraftmaschine ausbildet. Die Wärme des Verbrennungsgases wird nachstehend, wenn nicht anders angegeben, als Verbrennungsgaswärme bezeichnet.
  • Wenn in der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator die Anforderung für den Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator erfolgt, fließt das Verbrennungsgas durch die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung zu der Zugangsseite des Mager-NOx-Katalysators. Wenn die Verbrennungsgaswärme zu diesem Zeitpunkt hoch ist, wird die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators durch das dort angekommene heiße Verbrennungsgas dementsprechend erhöht, und dieser wird dadurch aktiviert, unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine in Betrieb ist oder nicht.
  • Wenn außerdem ein Verbrennungszustand in dem Verbrennungsheizer so eingestellt ist, daß das Verbrennungsgas die richtigen Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid aufweist, ist es möglich, genügend Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, welche als Reduktionsmittel dienen, bereitzustellen, um das Abgas zu reinigen und die Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und die Regeneration von S-Vergiftung zu bewirken, ohne daß die Nacheinspritzung erforderlich ist, die bisher verwendet worden ist. Wenn dementsprechend der Verbrennungsheizer von dem Zeitpunkt an, als sich die Brennkraftmaschine im Stillstand befand, funktionswirksam war, kann das Abgas ganz selbstverständlich unmittelbar nach dem Anlauf der Brennkraftmaschine wirksam gereinigt werden, und dann kann auch die Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und dessen Regeneration von S-Vergiftung mit Sicherheit erwartet werden.
  • Wenn der Verbrennungsheizer für den Zweck der Temperaturerhöhung in der Abgasanlage verwendet wird, um den Katalysator zu aktivieren, braucht ferner im Gegensatz zum Stand der Technik keine externe Aufladung der Brennkraftmaschine angewandt zu werden, und folglich muß es eine geringere Menge an erzeugtem unverbrannten Gas geben. Deshalb kann die Erzeugung von partikelförmigem Material eingeschränkt werden. Sogar wenn dann in dem Mager-NOx-Katalysator SOF-Vergiftung eintritt oder partikelförmiges Material daran anhaftet, können die löslichen organischen Anteile (SOF) und das partikelförmige Material durch Erhöhen der Verbrennungsgaswärme abgebrannt werden, und es ist daher möglich, die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von der SOF-Vergiftung vorzunehmen und das partikelförmige Material zu entfernen.
  • Entsprechend einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung ist in der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator der Zeitpunkt, an dem die Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators erfolgt, zumindest einer der Zeitpunkte von einem Zeitpunkt, an dem eine NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators erforderlich ist, einem Zeitpunkt, an dem die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von dessen S-Vergiftung oder dessen SOF-Vergiftung erforderlich ist, und einem Zeitpunkt, an welchem die Entfernung von partikelförmigem Material von dem Mager-NOx-Katalysator erforderlich ist.
  • Erfindungsgemäß kann in der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung auch eine EGR(Abgasrückführungs)-Leitung darstellen. Die EGR-Leitung dient im wesentlichen dazu, das Abgas der Brennkraftmaschine von einem Abgasstrang zu einem Ansaugrohr zurückzuführen, um einen gewissen Anteil von Abgas zurück zu dem Saugtrakt zu führen, um die Bildung von NOx zu vermindern.
  • In der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator ist die EGR-Leitung, wenn sie als Verbrennungsgas-Zuführungsleitung verwendet wird, wenn sich die Brennkraftmaschine im Stillstand befindet, als eine in der Brennkraftmaschine vorhandene Anordnung definiert, und daher besteht keine Notwendigkeit für ein neuerliches Anordnen einer Verbrennungsgas-Zuführungsleitung. Mit diesem Aufbau wird das ganze Gerät im Aufbau unkompliziert, und außerdem können die Kosten reduziert werden.
  • In der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator kann die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung erfindungsgemäß eine Bypassleitung darstellen, welche an einer Stelle vor dem Mager-NOx-Katalysator in dem Abgasstrang ansetzt und den Hauptkörper der Brennkraftmaschine umgeht.
  • In der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx- Katalysator kann das aus dem Verbrennungheizer austretende Verbrennungsgas über die Bypassleitung direkt zu der Stelle vor dem Abgaskatalysator geführt werden, d.h. in unmittelbare Nähe des Mager-NOx-Katalysators. Das Verbrennungsgas kann daher ohne irgendwelchen Verlust wirksam zum Aktivieren des Mager-NOx-Katalysators ausgenutzt werden. Falls die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung als eine wärmeisolierte Leitung ausgebildet ist, kann die Verbrennungsgaswärme einzig für die Erwärmung des Katalysators ausgenutzt werden, indem verhindert wird, daß von dem Verbrennungsgas mitgeführte Wärme während des Durchlaufs des Verbrennungsgases durch die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung verlorengeht. Der Mager-NOx-Katalysator kann folglich auf wirksame Weise erwärmt werden. Dementsprechend kann das Abgas viel früher gereinigt werden, und es ist möglich, die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung oder SOF-Vergiftung auszuführen und das partikelförmige Material zu entfernen. D.h., daß der Mager-NOx-Katalysator vorzugsweise durch Einstellen der Temperatur des Mager-NOx-Katalysators so, daß sie für die Regenerationen von den vorstehenden Vergiftungen und dem Entfernen des partikelförmigen Materials geeignet ist, regeneriert werden kann.
  • In der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator kann erfindungsgemäß, wenn die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung erforderlich sind, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsgases angereichert werden, damit der Mager-NOx-Katalysator in reduzierende Atmosphäre gelangt. Die hier bezeichnete reduzierende Atmosphäre ist die atmosphärische Luft, welche große Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlendioxid enthält, die als Reduktionsmittel für den Mager-NOx-Katalysator dienen.
  • In der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett und die Wärme des Verbrennungsgases steigt, wenn eine Menge des dem Verbrennungsheizer zugeführten Kraftstoffs anwächst. Außerdem kommt es dazu, daß das Abgas eine größere Menge an Reduktionsgaskomponenten wie z.B. Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid aufweist. Daher ist es möglich, die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und dessen Regeneration von S-Vergiftung auszuführen.
  • Die Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator kann ferner erfindungsgemäß einen Lader aufweisen, wobei, wenn der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine durch die Verdichtung des Laders gleich einem vorherbestimmten Wert wird oder höher, das von dem Verbrennungsheizer abgegebene Verbrennungsgas zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung fließt. „Der vorherbestimmte Wert" ist in diesem Fall im wesentlichen der gleiche, wie der vorstehend genannte vorherbestimmte Wert. Das ist nämlich ein Wert, bei dem der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine höher ist als der Druck der Abgasanlage, wenn der Verbrennungsheizer in einem Zustand betrieben wird, in dem der Druck in dem Saugtrakt der Brennkraftmaschine gleich dem vorherbestimmten Wert ist oder höher, und es daher dem Verbrennungsgas ausgehend vom Verbrennungsheizer ermöglicht ist, zu der Abgasanlage der Brennkraftmaschine zu fließen, d.h. ein Wert, bei welchem ein Rückfluß nicht auftritt.
  • In der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator ist die Brennkraftmaschine mit dem Lader versehen, z.B. einem Turbolader, und der Druck in dem Saugtrakt ist durch den Betrieb dessen Kompressors höher gebracht als ein Abgasdruck an einer Stelle des Abgasstrangs vor dem Mager-NOx-Katalysator, an welcher das Verbrennungsgas eingeleitet wird. Mit diesem Aufbau kann das hocherhitzte Verbrennungsgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung im Bypass dem Mager-NOx-Katalysator zugeführt werden.
  • Im Fall, daß die Brennkraftmaschine nicht mit einem Turbolader versehen ist, sogar wenn eine solche Betriebsweise der Brennkraftmaschine ausgeführt wird, daß der Druck in der Ab gasanlage höher wird als der Druck in dem Saugtrakt, und wenn die Brennkraftmaschine eine Brennkraftmaschine mit Lader darstellt, insbesondere mit Turbolader wie im Falle der vorliegenden Erfindung, wird der Druck des Saugtrakts durch den Betrieb des Kompressors höher gebracht als der Druck der Abgasanlage. Daher kann das hocherhitzte Verbrennungsgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung einer Stelle vor dem Mager-NOx-Katalysator zugeführt werden. Dementsprechend kann sogar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine das Verbrennungsgas bei Bedarf zu dem Abgasstrang fließen, um dadurch die Aktivierung des Mager-NOx-Katalysators zu beschleunigen.
  • Im Fall der Brennkraftmaschine mit Turbolader kann der Druck in dem Saugtrakt als ein Druck an einer Stelle, welche mehr strömungsabwärts als ein mit dem Kompressor des Turboladers versehener Abschnitt angeordnet ist, betrachtet werden. Ferner kann der Druck in der Abgasanlage als ein Druck an einer Stelle, welche mehr strömungsabwärts und vor dem Mager-NOx-Katalysator als ein mit der Turbine des Turboladers versehener Abschnitt angeordnet ist, betrachtet werden. Es ist zu vermerken, daß während des Betriebs der Brennkraftmaschine, bei welchem die EGR-Leitung ihre ursprüngliche Funktion als Vorrichtung zum Rückführen des Abgases ausübt, die EGR-Leitung selbstverständlich nicht als die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung benutzt wird. Der „Zeitpunkt, an dem der Druck in dem Saugtrakt der Brennkraftmaschine höher als ein vorherbestimmter Wert wird" kann, mit anderen Worten, ein „Zeitpunkt, an dem der Differenzdruck zwischen dem Druck in dem Saugtrakt der Brennkraftmaschine und dem Druck in der Abgasanlage höher als ein vorherbestimmter Wert wird", sein.
  • Wenn in der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator die Anforderung für den Regenerationsprozeß erfolgt, wird erfindungsgemäß ein Ausstoß des Verbrennungsheizers größer als dessen Ausstoß, bevor die Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators erfolgt war, um die Wärme des von dem Verbrennungheizer abgegebenen Verbrennungsgases zu erhöhen. Um den Ausstoß des Verbrennungsheizers so zu erhöhen, daß eine Wärmeenergie zunimmt, können die durch den Verbrennungsheizer erzeugten Flammen durch Erhöhung der Mengen der Luft oder des Kraftstoffs, welche dem Verbrennungsheizer zugeführt werden, vergrößert werden.
  • In der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator kann der Abgasstrang erfindungsgemäß ein Katalysator-Bypassrohr, welches den Mager-NOx-Katalysator umfährt, und eine Abgas-Strömungsleitvorrichtung zum Leiten einer Strömung des Abgases zu dem Katalysator-Bypassrohr und dem Abgas-NOx-Katalysator aufweisen, wobei die Abgas-Strömungsleitvorrichtung die Strömung des Abgases zu dem Katalysator-Bypassrohr freigibt, wenn eine Temperatur des Abgases niedriger ist als eine Aktivierungstemperatur für den Mager-NOx-Katalysator, wenn die Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators erfolgt.
  • Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung kann vorzugsweise ein Auf/Zu-Ventil aufweisen, um eine Öffnung des Katalysator-Bypassrohrs zu öffnen und zu verschließen. Eine CPU (Zentrale Rechnereinheit) einer ECU (Einheit zur Motorsteuerung) steuert eine Betätigung des Auf/Zu-Ventils.
  • In der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator können erfindungsgemäß strömungsaufwärts angeordnete Verbindungsstellen des Katalysator-Bypassrohrs mit dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine, welche ausgebildet sind, wenn das Katalysator-Bypassrohr den Mager-NOx-Katalysator umfährt, mit der Abgas-Strömungsleitvorrichtung versehen sein, und eine Verbindungsstelle mehr strömungsabwärts als die Verbindungsstelle, an welcher die Abgas-Strömungsleitvorrichtung in dem Abgasstrang angeordnet ist, kann mit der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung verbunden sein, welche das von dem Verbrennungsheizer abgegebene Verbrennungsgas zugangsseitig zu dem Mager-NOx-Katalysator in dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt der Anforderung des Regenerationsprozesses des Mager-NOx-Katalysators leitet. Diese Anordnung will die Wärme des Verbrennungsgases, welches entlang der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung zu dem Abgasstrang fließt, ohne irgendwelchen Abfluß zu dem Katalysator übertragen.
  • In der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator kann der Abgasstrang das Katalysator-Bypassrohr, welches den Mager-NOx-Katalysator umfährt, aufweisen. Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung leitet die Strömung des Abgases zu dem Katalysator-Bypassrohr und zu dem Mager-NOx-Katalysator in dem Abgasstrang.
  • Bezüglich dieser Strömungsleitung ist es dem Abgas nur in einem solchen Fall gestattet, durch das Katalysator-Bypaßrohr zu fließen, in dem die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Aktivierungstemperatur des Mager-NOx-Katalysators, wenn die Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators erfolgt. Das heißt, in dem Fall der niedrigen Temperatur des Abgases unterbricht die Abgas-Strömungsleitvorrichtung die Strömung des Abgases zu dem Mager-NOx-Katalysator, aber erlaubt dessen Strömung zu dem Katalysator-Bypassrohr. Dadurch kann nur das hocherhitzte Verbrennungsgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung zu dem Mager-NOx-Katalysator fließen.
  • Mit diesem Aufbau kann, wenn die Temperatur des Abgases noch niedrig ist, verhindert werden, daß dieses Abgas mit niedriger Temperatur über den Mager-NOx-Katalysator fließt. Daher geschieht es niemals, daß die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators durch das Abgas mit niedriger Temperatur vermindert wird. Demzufolge kann der Mager-NOx-Katalysator auf leichte Weise aktiviert werden. Ferner kann die Katalysatortemperatur in ausreichender Weise auf eine Temperatur hochgefahren werden, welche hoch genug ist, um das SOF und das partikelförmige Material hochwirksam abzubrennen, und daher können die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators, die Regeneration von S-Vergiftung oder von SOF-Vergiftung, und auch die Entfernung des partikelförmigen Materials wirksam ausgeführt werden.
  • In der Brennkraftmaschine mit dem Mager-NOx-Katalysator kann der Abgasstrang erfindungsgemäß zumindest zwei oder mehr der Mager-NOx-Katalysatoren, welche parallel zueinander in Längsrichtung des Abgasstrangs angeordnet sind, zu denen die Strömung des Abgases abwechselnd geleitet wird, und eine Abgas-Strömungsleitvorrichtung zum Leiten der Strömung des Abgases zu den Mager-NOx-Katalysatoren aufweisen. Es ist zu bevorzugen, daß die Abgas-Strömungsleitvorrichtung die Strömung des Abgases zu dem Mager-NOx-Katalysator, welcher sich unter diesen Mager-NOx-Katalysatoren in einem Zustand befindet, welcher den Regenerationsprozeß erfordert, unterbindet. Es ist zu vermerken, daß eins der Enden der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung in der Form von Doppelleitungen verzweigt sein kann, wobei jede mit einem Auf/Zu-Ventil versehen ist, und über dieses Auf/Zu-Ventil mit einem Mager-NOx-Katalysator verbunden ist.
  • Wenn keiner aus der Mehrzahl von Mager-NOx-Katalysatoren den Regenerationsprozess benötigt, fließt das Verbrennungsgas nicht gleichzeitig durch die Mehrzahl von Mager-NOx-Katalysatoren, sondern das Abgas fließt, falls z.B. zwei Mager-NOx-Katalysatoren angeordnet sind, durch Betätigen der Abgas-Strömungsleitvorrichtung nur zu dem einen Katalysator, aber nicht zu dem anderen Katalysator, bis der oben erwähnte eine Katalysator in einen Zustand gelangt, in dem der Regenerationsprozeß erforderlich ist. Wenn dann ein Katalysator den Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß erreicht hat, wird die Abgas-Strömungsleitvorrichtung entgegengesetzt zu der vorherigen Betriebsweise zu diesem Zeitpunkt betätigt, damit das Abgas allein zu dem anderen Katalysator fließt. Zu diesem Zeitpunkt wird anschließend in den einen Abgaskatalysator das Verbrennungsgas durch Öffnen des Auf/Zu-Ventils eingeleitet und der Regenerationsprozeß des einen Abgaskatalysators ausgeführt. Während dieses Zeitraums wird das dem anderen Abgaskatalysator zugeordnete Auf/Zu-Ventil geschlossen gehalten.
  • Wenn der andere Abgaskatalysator in den Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß gelangt, wird die Abgas-Strömungsleitvorrichtung betätigt, um dadurch zu verhindern, daß das Abgas zu dem anderen Abgaskatalysator fließt. Gleichzeitig fließt das Abgas allein zu dem einen Abgaskatalysator, der den Prozeß schon erfahren hat, und das Verbrennungsgas wird in den anderen Abgaskatalysator durch Öffnen des dem anderen Abgaskatalysator zugeordneten Auf/Zu-Ventils eingelassen und der Regenerationsprozeß ausgeführt.
  • Auf diese Weise wird unter der Mehrzahl an Abgaskatalysatoren der Abgaskatalysator, welcher in den Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß gelangt ist, außer Betrieb genommen, d.h. er erhält keinen Zufluß des Abgases, während der andere Abgaskatalysator das Abgas reinigt, und daher kann das Reinigungsverfahren für das Abgas ohne Unterbrechung ausgeführt werden. Es ist daher möglich, den Ausstoß und die Reinigung des Abgases unter einem hohen Wirkungsgrad auszuführen.
  • In der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator kann der Verbrennungsheizer erfindungsgemäß die Strömung des Verbrennungsgases durch das Saugrohr der Brennkraftmaschine ermöglichen.
  • Die Vorteile der Erfindung, welche anschließend deutlich werden, liegen in den Einzelheiten des Aufbaus und der Betriebsweise, welche nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche Teil hiervon sind, mehr vollständig beschrieben und beansprucht werden, wobei sich durchweg gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bestandteile beziehen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen aus der folgenden Diskussion deutlich.
  • 1 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung ei nes Aufbaus einer Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 zeigt eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung eines Verbrennungsheizers,
  • 3 zeigt eine erläuternde Ansicht zur schematischen Darstellung eines Dreiwegeventils,
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Regenerationsprozeß-Ausführungsroutine eines Mager-NOx-Katalysators in der ersten Ausführungsform,
  • 5 zeigt eine Ansicht zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Anwendungsbeispiels der ersten Ausführungform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator,
  • 6 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Aufbaus der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 7 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Regenerationsprozesses des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung und einer NOx-Reduktionsprozeß-Ausführungsroutine,
  • 8 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Aufbaus der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 9 zeigt ein erläuterndes Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Ablaufsteuerungs-Ausführungsroutine des Verbrennungsheizers in der dritten Ausführungsform,
  • 10 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung des Aufbaus der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 11 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung des Aufbaus der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 12 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Aufbaus der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 13 zeigt ein Diagramm mit einer Darstellung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses L/K im Verbrennungsgas über der Zeit zur Darstellung der Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine in der sechsten Ausführungsform,
  • 14 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses L/K über der Zeit im Verbrennungsgas zur Darstellung der Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von der S-Vergiftung nach der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine in der sechsten Ausführungsform, und
  • 15 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses K/L über der Zeit zur Darstellung der Regeneration des Mager-NOx-Katalysators während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der sechsten Ausführungsform.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erfindungsgemäße Ausführungsformen der Brennkraftmaschine mit Mager-NOx-Katalysator werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 – 4 besprochen.
  • (Diesel-Brennkraftmaschine I)
  • Eine Diesel-Brennkraftmaschine I, die als Brennkraftmaschine dient, weist einen Motorenkörper 3 auf, welcher mit einem das Motorkühlwasser aufweisenden Kühlwassermantel ausgerüstet ist, eine Lufteinlaßvorrichtung 5 zum Zuführen der für die Verbrennung benötigten Luft an eine Mehrzahl nicht dargestellter Motorenzylinder des Motorenkörpers 3, eine Abgasanlage 7 zum Ausstoßen von Abgas, das erzeugt wird, nachdem ein Luft-Kraftstoffgemisch verbrannt worden ist, in die Außenluft, und einem Fahrzeugkabinenheizer 9 zum Erwärmen des Inneren einer Fahrzeugkabine, welche an dem Motor angeordnet ist. Die Diesel-Brennkraftmaschine wird, wenn nicht anders angegeben, vereinfachend als eine Brennkraftmaschine bezeichnet.
  • (Lufteinlaßvorrichtung 5)
  • Die Lufteinlaßvorrichtung 5 beginnt vom Aufbau her mit einem Luftfilter 13 zum Zuführen von gefilterter Luft in die Motorenzylinder und schließt mit einem nicht dargestellten Ansaugkanal innerhalb des Motorenkörpers 3 ab. Von dem Luftfilter 13 bis hin zu dem Ansaugkanal ist die Lufteinlaßvorrichtung 5 mit einem Kompressor 15a eines Turboladers 15, welcher ein Lader ist, einem Zwischenkühler 19 und einem Ansaugkrümmer 21 für die Verteilung der über den Zwischenkühler fließenden Luft auf die jeweiligen Motorenzylinder versehen. Die Bauelemente des Lufteinlaßvorrichtung 5 sind untereinander durch eine Mehrzahl von Verbindungsrohren verbunden, die zu dem Saugrohr 23 gehören, welches als Saugleitung dient.
  • (Saugrohr 23)
  • Das Saugrohr 23 ist etwa an dem Kompressor 15a in ein abflußseitiges Verbindungsrohr 27, welches in einen Druckzustand gebracht ist, da die Ansaugluft, die in die Lufteinlaßvorrichtung 5 eintritt, zwangsweise zugeführt wird, und ein zuflußseitiges Verbindungsrohr 25, das nicht in den Druckzustand gebracht ist, aufgeteilt.
  • (Zuflußseitiges Verbindungsrohr 25)
  • Das zuflußseitige Verbindungsrohr 25 kann als ein Verbindungsrohr bestimmt werden, welches sich direkt in zweiseitigen Richtungen zwischen dem Luftfilter 13 und dem Kompressor 15a erstreckt, wie in 1 gezeigt ist.
  • (Abflußseitiges Verbindungsrohr 27)
  • Das abflußseitige Verbindungsrohr 27 ist aus einem Hauptströmungsrohr 29 aufgebaut, welches im wesentlichen eine L-Form aufweist und sich in Aufwärts- und Abwärtsrichtung in 1 erstreckt, zur Verbindung des Kompressors 15a mit dem Einlaßkrümmer 21, und einem Abzweigrohr 31 für Heizer als ein Nebenrohr, das im Bypass mit dem Hauptströmungsrohr 29 verbunden ist.
  • (Abzweigrohr für Heizer)
  • Das Abzweigrohr 31 für Heizer bindet den Verbrennungsheizer 17 ein, der auf halbem Weg dieses Rohrs 31 angeordnet ist. Das Abzweigrohr für Heizer 31 ist aufgebaut aus einer Luftzuführungsleitung 33 zum Versorgen des Verbrennungsheizers 17 mit Luft, wie auch zum Verbinden eines zugangsseitigen Abschnitts des Verbrennungsheizers 17 mit dem Hauptströmungsrohr 29, und aus einer Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 zum Einspeisen eines von dem Verbrennungsheizer 17 abgegebenen Verbrennungsgases in das Hauptströmungsrohr 29, wie auch zum Verbinden eines abgangsseitigen Abschnitts des Verbrennungsheizers 17 mit dem Hauptströmungsrohr 29. Ferner ist in bezug auf die einzelnen Verbindungsstellen C1, C2 des Hauptströmungsrohrs 29, die jeweils mit der Luftzuführungsleitung 33 und der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 verbunden sind, die Verbindungsstelle C1 mehr strömungsaufwärts als die Verbindungsstelle C2 angeordnet. Dann ist ein Dreiwegeventil 97 in einem Abschnitt angeordnet, der in der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 näher zu dem Verbrennungsheizer 17 angeordnet ist. Eine Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99, welche nachstehend erklärt wird, erstreckt sich von dem Dreiwegeventil 97 bis zu einer Stelle unmittelbar vor dem Abgaskatalysator 39 der Abgasanlage 7, welche nachstehend erklärt wird. Eine Beschreibung der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 wird nach der Erklärung der Abgasanlage 7 gegeben.
  • (An die Verbindungsstelle C1 und C2 angrenzende Bauteile)
  • Der Zwischenkühler 19 ist zwischen der Verbindungsstelle C1 und dem Kompressor 15a angeordnet, und ein Einlaßdrosselventil 70 ist zwischen den Verbindungsstellen C1 und C2 längs des Hauptströmungsrohrs 29 angeordnet. Zusätzlich ist ein Ansaugluftdruck-Meßfühler 29a strömungsabwärts von dem Einlaßdrosselventil 70 angeordnet, d.h. an einem Abschnitt des Hauptströmungsrohrs 29, welcher strömungsabwärts von dem Kompressor 15a angeordnet ist. Der Ansaugluftdruck-Meßfühler 29a mißt einen Ansaugluftdruck an einer Stelle des Hauptströmungsrohrs 29, welche sich strömungsabwärts des Kompressors 15a befindet, wonach der Ansaugluftdruck, der durch den Ansaugluftdruck-Meßfühler 29a erfaßt ist, in ein elektrisches Signal umgewandelt und dann zu einer ECU 46 übertragen wird.
  • (Zwischenkühler 19)
  • Der Zwischenkühler 19 kühlt die Luft ab, welche die Wärme von dem Kompressor 15a aufnimmt und befindet sich weiter abgangsseitig als der Abschnitt, der mit dem Kompressor 15a versehen ist.
  • (Einlaßdrosselventil 70)
  • Eine nicht dargestellte CPU der ECU 46 steuert einen Betrieb des Einlaßdrosselventils 70. Ferner drosselt das Einlaßdrosselventil 70 das Hauptströmungsrohr 29, wenn sich die Brennkraftmaschine I im Stillstand befindet und wenn der Verbrennungsheizer in Betrieb zu nehmen ist. Falls jedoch das Dreiwegeventil 97 und die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 angeordnet sind, kann der Verbrennungsheizer 17, selbst wenn das Einlaßdrosselventil 70 nicht angeordnet ist, betrieben werden, wenn sich die Brennkraftmaschine im Stillstand befindet. Ferner wird durch Drosselung der Einlaßdrossel 70 der Betrieb der Brennkraftmaschine I, d.h. der Diesel-Brenn kraftmaschine, wirksam beendet. Die Einlaßdrossel ist so ausgelegt, daß sie nur während des Anlassens der Brennkraftmaschine I und danach öffnet.
  • Die durch das Hauptströmungsrohr 29 fließende Ansaugluft wird in die Ansaugluft, welche an der Verbindungsstelle C1 zu dem Abzweigrohr 31 für Heizer abzweigt, und die Ansaugluft, welche strömungsabwärts direkt, ohne abzuzweigen, durch das Hauptströmungsrohr fließt, aufgeteilt. Die in das Abzweigrohr 31 für Heizer eintretende abzweigende Ansaugluft fließt dann über die Luftzuführungsleitung 33 – den Verbrennungsheizer 17 – die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35, und nimmt inzwischen die Wärme von dem Verbrennungsheizer 17 auf, wobei sie hocherhitzt wird. Die hocherhitzte Ansaugluft strömt durch die Verbindungsstelle C2, an der sie zu dem Hauptströmungsrohr zurückkehrt und sich mit der Ansaugluft vereinigt, welche an der Verbindungsstelle C1 nicht abgezweigt wurde, um dadurch ein Ansteigen einer Temperatur der in den Motorenkörper 3 eintretenden Ansaugluft zu bewirken.
  • (Abgasanlage 7)
  • Die Abgasanlage 7 beginnt in ihrem Aufbau mit einem nicht dargestellten Abgaskanal im Motorenkörper 3 und endet mit dem Schalldämpfer 41. Von dem Abgaskanal bis hin zu dem Schalldämpfer 41 ist die Abgasanlage 7 versehen mit einem Abgaskrümmer 37, einer Turbine 15b des Turboladers 15 und dem Abgaskatalysator 39, der einen Mager-NOx-Katalysator von Speicher-Reduktions-Typ aufweist zur Reinigung des Abgases der Brennkraftmaschine I entlang einem Abgasstrang 42, der als ein Abgasdurchgang dient. Es ist zu vermerken, daß der Mager-NOx-Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nachstehend, falls nicht anders bezeichnet, vereinfachend als ein „Mager-NOx-Katalysator" bezeichnet wird. Es ist des weiteren zu vermerken, daß der Abgaskatalysator 39 so aufgebaut ist, daß ein passendes Gehäuse mit dem Mager-NOx-Katalysator gefüllt ist, und dass er deshalb als der im Einsatz befindliche Mager-NOx-Katalysator angesehen werden kann.
  • Weiterhin sind ein Einlaß-NOx-Meßfühler 39a und ein Auslaß-NOx-Meßfühler 39c an Abschnitten des Abgasstrangs 42 in der Umgebung beider Enden des Einlasses und des Auslasses des Abgaskatalysators 39 angeordnet. Diese Meßfühler 39a, 39c sind mit der ECU 46 elektrisch verbunden. Aus einer Differenz zwischen den von dem Einlaß-NOx-Meßfühler 39a und dem Auslaß-NOx-Meßfühler erfaßten Werten kann festgestellt werden, ob sich der Mager-NOx-Katalysator in einer Reduktionsphase befindet oder nicht.
  • (Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99)
  • Die Verbrennungsgas-Zuleitungsleitung dient dazu, das Verbrennungsgas, nachdem es über das Dreiwegeventil 97 von dem Verbrennungsheizer 17 geflossen ist, dem Abgasstrang 42 zuzuführen, ohne daß es demselben Gas ermöglicht ist, durch den Motorenkörper 3 zu gelangen. Die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 bildet nämlich einen den Motorenkörper 3 umgehenden Bypass-Durchgang aus, durch welchen das als Einlaßdurchgang dienende Saugrohr 23 mit dem als Abgasdurchgang dienenden Abgasstrang 42 verbunden ist. Eine Verbindungsstelle C5 der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 mit dem Abgasstrang 42 ist dann vor dem Abgaskatalysator 39 angeordnet.
  • Wenn der Verbrennungsheizer 17, unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine I betrieben wird oder nicht, in Betrieb ist, kann der Abgaskatalysator 39 daher direkt durch das Verbrennungsgas aufgeheizt werden, welches an der Verbindungsstelle C5 über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 ankommt. Die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 kann ferner benutzt werden, um während des Durchgangs des Verbrennungsgases durch die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 allein den Abgaskatalysator aufzuheizen, wobei verhindert ist, daß von dort Wärme entweicht. Das Dreiwegeventil wird weiter nachstehend detaillierter beschrieben, nachdem eine Beschreibung des Verbrennungsheizers 17 erfolgt ist. Es ist ferner ein Abgasdruck-Meßfühler 29b in der Umgebung eines Auslasses 99a der Verbrennungsgas-Zuleitung 99 angeordnet.
  • Der Abgasdruck-Meßfühler 29b ist ebenfalls mit der ECU 46 elektrisch verbunden. Der Abgasdruck-Meßfühler 29b mißt einen Abgasdruck an dem Auslaß 99a der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99. Der von dem Abgasdruck-Meßfühler 29b erfaßte Abgasdruck wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und dann zu der ECU 46 übertragen.
  • (EGR 88)
  • Der Motorenkörper 3 ist mit einer EGR(Abgas-Rückführungs)-Vorrichtung 88, welche eine Abgas-Rückführungsvorrichtung zur Rückführung eines Teils des Abgases zu dem Saugtrakt ausbildet, versehen. Die EGR 88 weist eine EGR-Leitung 90 zum Verbinden des Abgaskrümmers 37 des Abgasstrangs 42 und des Einlaßkrümmers 21 des Saugrohrs 23 im Bypass zu den Zylindern des Motorenkörpers 3 auf.
  • Die EGR-Leitung 90 weist ein EGR-Ventil 92 zum Steuern einer durch diese EGR-Leitung 90 fließenden Gasmenge auf.
  • Das EGR-Ventil 92 ist mit der CPU der ECU 46 elektrisch verbunden und wird mit einem Elektromotor 92a angetrieben.
  • Das EGR-Ventil 92 ist ein Ventil, welches so ausgelegt ist, daß es unter der Steuerung der CPU ursprünglich offen ist, wenn sich die Brennkraftmaschine I im Betriebzustand befindet, und es stellt ein variabel steuerbares Ventil dar, welches auch öffnet, wenn sich die Brennkraftmaschine I im Stillstand befindet und wenn es erforderlich ist, den Verbrennungsheizer 17 zu betreiben. Das EGR-Ventil 92 kann ferner auch als eine Einleitungsvorrichtung bezeichnet werden zum Einleiten des von dem Verbrennungsheizer 17 abgegebenen Verbrennungsgases in den Abgaskatalysator 39 über die EGR-Leitung 90. Das von dem Verbrennungsheizer 17 abgegebene Gas wird, wenn nicht anders angegeben, nachstehend als Verbrennungsgas bezeichnet.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, öffnet das EGR-Ventil 92, wenn sich die Brennkraftmaschine I im Stillstand befindet, und wenn es erforderlich ist, den Verbrennungsheizer 17 in Betrieb zu nehmen, wobei dann zu diesem Zeitpunkt das Verbrennungsgas von dem Saugrohr 23 über die EGR-Leitung zu dem Abgasstrang 42 fließt. Daher kann die EGR-Leitung auch als Verbrennungsgas-Zuführungsleitung, durch welche das Verbrennungsgas zu dem Abgaskatalysator fließt, angesehen werden.
  • Es ist zu vermerken, daß die EGR-Leitung 90 des weiteren einen Durchgang zur Verbindung eines Abschnitts des Hauptströmungsrohrs 29 des Saugrohrs 23, welcher mehr strömungsabwärts als der mit dem Verbrennungsheizer 17 versehene Abschnitt angeordnet ist, und einem Abschnitt des Abgasstrangs 42, welcher mehr strömungsaufwärts als der mit dem Abgaskatalysator versehene Abschnitt angeordnet ist, ausbildet, beide im Bypass zu den Motorzylindern.
  • (Verbrennungsheizer 17)
  • Der Verbrennungsheizer 17 ist eine Verbrennungsvorrichtung, die an der Brennkraftmaschine I als von dem Motorenkörper 3 getrennte Vorrichtung angeordnet ist, und welche die Verbrennung unabhängig, ohne überhaupt von der Verbrennung innerhalb der nicht dargestellten Zylinder des Motorenkörpers 3 beeinflußt zu sein, ausführt, und das Verbrennungsgas abgibt.
  • Ferner ist der Verbrennungsheizer 17 in Betrieb, wenn sich die Brennkraftmaschine I nicht nur im Stillstand, sondern auch in einem vorherbestimmten Betriebszustand befindet, und die CPU steuert den Betrieb des Verbrennungsheizers 17.
  • Der „Zeitpunkt, in. dem sich die Brennkraftmaschine I in einem vorherbestimmten Betriebszustand befindet", impliziert Zustände, in denen die Fahrzeugkabine Heizung benötigt und eine Kühlwassertemperatur niedrig ist, eine Katalysatortemperatur niedrig ist, eine Anforderungslage für einen Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator vorliegt (wenn aufgefordert ist, den Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator auszuführen), usw. Wenn sich die Brennkraftmaschine I in zumindest einem dieser Zustände befindet, unab hängig davon, ob die Brennkraftmaschine I in Betrieb ist oder nicht, bedeutet das einen „Zeitpunkt, in dem es erforderlich ist, daß der Verbrennungsheizer 17 in Betrieb ist", und, mit anderen Worten, einen „Zeitpunkt, in dem die Betriebsausführungslage für den Verbrennungsheizer 17 vorliegt". Der Zeitpunkt, an dem die Anforderungslage für einen Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators vorliegt (wenn aufgefordert ist, den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators auszuführen), kann sich darauf beziehen, daß eine NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators erforderlich ist, daß Regenerationen von S-Vergiftung des Mager-NOx-Katalysators und von dessen SOF-Vergiftung erforderlich sind, und wenn Entfernung von partikelförmigem Material von dem Mager-NOx-Katalysator erforderlich ist.
  • Die CPU legt den „Zeitpunkt, an dem es erforderlich ist, daß der Verbrennungsheizer 17 in Betrieb geht", fest.
  • Die CPU entscheidet, „wann es erforderlich ist, den Verbrennungsheizer 17 in Betrieb zu nehmen", auf der Grundlage einer Vielfalt von elektrischen Signalen, welche in jedem Betriebzustand der Brennkraftmaschine durch eine Vielzahl von nicht dargestellten in der Brennkraftmaschine angeordneten Meßfühler erfaßt sind, wobei diese erfaßten Werte umgewandelt und zu der ECU 46 übertragen sind.
  • Wenn die CPU entscheidet, daß „der Zeitpunkt vorliegt, an dem der Verbrennungsheizer 17 in Betrieb zu nehmen ist", nimmt sie den Verbrennungsheizer 17 in Betrieb, und das hocherhitzte Verbrennungsgas wird von dort abgegeben. Das Verbrennungsgas wird als eine Wärmequelle sowohl zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine als auch zum Heizen der Fahrzeugkabine bereitgestellt.
  • Der Verbrennungsheizer 17 stellt ursprünglich eine Vorrichtung zum Erhöhen von Temperaturen von Brennkraftmaschinen-Bauteilen wie z.B. Motorkühlwasser dar, um sowohl die Fahrzeugkabine als auch den Motor zu erwärmen. Erfindungsgemäß ist der Verbrennungsheizer jedoch auch funktionswirksam als eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases durch Aktivieren des Mager-NOx-Katalysators, welchen der Abgaskatalysator aufweist, und um dessen Regenerationsprozeß zu versuchen. Das wird in einem weiter nachstehenden Abschnitt erklärt werden.
  • (Aufbauschema des Verbrennungsheizers 17)
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 2 ein Aufbau des Verbrennungsheizers 17 kurz dargestellt.
  • Der Verbrennungsheizer 17 ist mit dem Kühlwassermantel, der das Motorkühlwasser aufweist, verbunden. Daher weist der Verbrennungsheizer 17 einen Kühlwasserdurchgang 17a auf, durch den das Motorkühlwasser fließt. Dieser Kühlwasserdurchgang 17a wird durch das durch eine Verbrennungskammer 17d strömende Gas, welches als Wärmequelle dient, aufgewärmt. Die Verbrennungskammer 17d ist, mit einem darin angeordneten Verbrennungszylinder 17b, durch Umhüllung dieses Verbrennungszylinders 17b mit einer zylindrischen Unterteilungswand 17c ausgebildet.
  • (Verbrennungskammerkörper 43)
  • Die Verbrennungskammer 17d ist innerhalb der Unterteilungswand 17c durch Umhüllung des Verbrennungszylinders 17b mit der Unterteilungswand 17c bestimmt. Diese Unterteilungswand 17c ist ebenfalls mit einem Gehäusekörper 43a umhüllt, und der Kühlwasserdurchgang 17a ist zwischen einer inneren Oberfläche des Gehäusekörpers 43a und einer äußeren Oberfläche der Unterteilungswand 17c ausgebildet. Auf diese Weise bilden der Gehäusekörper 43a und der den Kühlwasserdurchgang 17a usw. aufweisende Aufbau, welcher durch diesen Gehäusekörper 43a umfaßt wird, den mit dem Bezugszeichen 43 bezeichneten Verbrennungskammerkörper aus.
  • (Luftströmungsleitungen des Verbrennungsheizers 17)
  • Die Luftzuführungsleitung 33 und die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 gehören zu dem Abzweigrohr 31 für Heizer, welches ein Nebenrohr des zu dem Saugrohr 23 gehörenden Hauptströmungsrohrs 29 ausbildet. Diese Leitungen 33, 35 sind nur dem Verbrennungsheizer 17 zugeordnet und sind als Luftströmungsleitungen zum Zuführen der Verbrennungsluft zu dem Verbrennungskammerkörper 43 und zum Ableiten des Verbrennungsgases von dort funktionswirksam. Unter Beachtung dieser Funktion können diese Leitungen 33, 35, zusammen mit dem Verbrennungskammerkörper 43, als die den Verbrennungsheizer 17 ausbildenden Funktionseinheiten angesehen werden.
  • (Verbrennungskammer 17d)
  • Die Verbrennungskammer 17d ist als ein Luftströmungsdurchgang innerhalb des Verbrennungsheizers 17 funktionswirksam und weist daher einen Luftzuführungsanschluß 17d1 und einen Abgasaustrittsanschluß 17d2 auf, durch welche die Luft ein- und ausströmt. Der Luftzuführungsanschluß 17d1 und der Abgasaustrittsanschluß 17d2 sind jeweils mit der Luftzuführungsleitung 33 und der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 verbunden.
  • Wie vorstehend bereits beschrieben ist, fließt die Ansaugluft, nachdem sie von dem Hauptströmungsrohr 29 abgezweig und durch das Abzweigrohr 31 für Heizer geflossen ist, wie durch die durchgezogene Pfeillinie in 2 gekennzeichnet ist, über die Luftzuführungsleitung 33 → den Luftzuführungsanschluß 17d1 → die Verbrennungskammer 17d → den Abgasaustrittsanschluß 17d2 → die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 17d2, und fließt weiter, in dem das Verbrennungsgas aufweisenden Zustand, zurück zu dem Hauptströmungsrohr 29. Anschließend wird diese Ansaugluft, welche von der Verbrennungswärme des Verbrennungsgases aufgeheizt wurde, über einen mit den vorstehend erwähnten durchgezogenen Pfeillinien bezeichneten Weg von dem Verbrennungskammerkörper 43 abgegeben, in welchem das Kühlwasser, das, wie durch eine gestrichelte Pfeillinie in 2 angezeigt ist, durch den Kühlwasserdurchgang 17a fließt, durch die dadurch erwärmte, als Wärmeträger dienende Ansaugluft erwärmt wird. Daher kann die Verbrennungskammer 17d auch als ein Durchgang für den Wärme austausch bezeichnet werden.
  • (Verbrennungszylinder 17b)
  • Der Verbrennungszylinder ist ausgelegt, um einen Verbrennungskraftstoff durch ein als Kraftstoffzuführungsleitung dienendes Kraftstoffzuführungsrohr 17e zuzuführen. Der zugeführte Kraftstoff wird in dem Verbrennungskammerkörper 43 verdampft und tritt als ein verdampfter Kraftstoff aus. Dann wird der dampfförmige Kraftstoff mit einer nicht dargestellten Zündvorrichtung entzündet, wodurch der verdampfte Kraftstoff verbrennt.
  • (Kühlwasserdurchgang 17a)
  • Der Kühlwasserdurchgang 17a weist einen Kühlwasser-Zuführungsanschluß 17a1 und einen Kühlwasser-Austrittsanschluß 17a2 auf. Der Kühlwasser-Zuführungsanschluß 17a1 ist, wie aus 1 ersichtlich ist, über ein Wasserleitungsrohr W1 mit einem Kühlwasser-Austrittsanschluß des nicht dargestellten Kühlwassermantels des Motorenkörpers 3 verbunden.
  • Ferner ist der Kühlwasser-Austrittsanschluß 17a2 über eine Wasserleitung W2 mit dem Fahrzeugkabinenheizer 9 verbunden. Der Fahrzeugkabinenheizer 9 ist dann über eine Wasserleitung W3 mit einem nicht dargestellten Kühlwasser-Zuführungsanschluß des Kühlwassermantels verbunden.
  • Das Kühlwasser des Kühlwassermantels erreicht dementsprechend den Verbrennungsheizer 17 über die Wasserleitung W1 und wird darin erwärmt. Danach erreicht das erwärmte Wasser, von dem Verbrennungsheizer kommend, über die Wasserleitung W2 den Fahrzeugkabinenheizer 9 und wird als ein Wärmeträger des Fahrzeugkabinenheizers 9 wärmeausgetauscht, um dadurch Warmluft in die Fahrzeugkabine zu blasen. Das Kühlwasser, dessen Temperatur infolge des Wärmeaustauschs absinkt, fließt über die Wasserleitung W3 zu dem Wasserkühlmantel zurück. Auf diese Weise zirkuliert das Kühlwasser zwischen dem Motorenkörper 3, dem Verbrennungsheizer 17 und dem Fahrzeugkabinenheizer 9 über die Wasserleitungen W1 – W3.
  • Das Kühlwasser wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine durch eine nicht dargestellte Motorwasserpumpe in Umlauf gebracht und wird, während des Stillstands der Brennkraftmaschine, durch eine elektrisch betriebene Wasserpumpe W1a, welche getrennt von der Motorwasserpumpe angeordnet ist, ebenfalls in Umlauf gebracht. Daher ist der Fahrzeugkabinenheizer 9 sogar dann in Betrieb, wenn die Brennkraftmaschine I außer Betrieb ist.
  • (Andere Bestandteile des Verbrennungsheizers 17)
  • Der Verbrennungskammerkörper 43 weist zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Bestandteilen einen Ventilatorlüfter 45 und eine nicht dargestellte dem Verbrennungsheizer 17 zugeordnete CPU auf, und der Verbrennungsheizer wird durch die CPU optimiert betrieben, wobei Flammen F in der Verbrennungskammer 17d ausgebildet sind.
  • (Dreiwegeventil 97)
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 3 das Dreiwegeventil 97 erklärt.
  • Das Dreiwegeventil 97 weist solch einen Aufbau auf, daß ein erster Anschluß 97a als einer von dessen drei Anschlüssen mit dem Abgasaustrittsanschluß 17d2 des Verbrennungsheizers 17 verbunden ist, ein zweiter Anschluß 97b, einer der verbleibenden zwei Anschlüsse, ist mit der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 verbunden, und ein dritter Anschluß 97c, der andere der verbleibenden Anschlüsse, ist mit der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 verbunden. D.h. das Dreiwegeventil 97 ist zwischen dem Verbrennungsheizer 17, der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 und der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 angeordnet. Ein Gehäusekörper 97d des Dreiwegeventils 97 umschließt ein Ventilelement 98, welches sich bei einer Betätigung einer nicht dargestellten Membran in einer Längsrichtung des Gehäusekörpers bewegt.
  • Das Ventilelement 98 verbindet entsprechend seinen Bewegungslagen innerhalb des Gehäusekörpers 97d die zwei An schlüsse innerhalb der drei Anschlüsse, d.h. den ersten Anschluß 97a und den zweiten Anschluß 97b miteinander, oder den ersten Anschluß 97a und den dritten Anschluß 97d miteinander (siehe eine mit Doppelpunkten strichpunktierte Pfeillinie und eine durchgezogene Pfeillinie in 3). Wenn dann der erste Anschluß 97a mit dem zweiten Anschluß 97b verbunden ist, ist der dritte Anschluß 97c geschlossen. Wenn der erste Anschluß 97a mit dem dritten Anschluß 97c verbunden ist, ist der zweite Anschluß 97b geschlossen.
  • Wenn es erforderlich ist, den Verbrennungsheizer 17 in Betrieb zu nehmen, wenn sich die Brennkraftmaschine I im Betriebszustand oder im Stillstand befindet, verschiebt sich das Ventilelement 98 so, wie durch die mit Doppelpunkten strichpunktierte Linie angezeigt ist, daß der erste Anschluß 97a mit dem zweiten Anschluß 97b verbunden ist. In diesem Fall fließt das erzeugte Verbrennungsgas, wenn die Verbrennung im Verbrennungheizer 17 bewirkt ist, nachdem es über den ersten und zweiten Anschluß 97a, 97b geflossen ist, durch das Haupströmungsrohr 29 und die EGR-Leitung 90, und erreicht den Abgaskatalysator 39 des Abgasstrangs 42. Daher kann der Abgaskatalysator 39 vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine I auf eine Aktivierungstemperatur aufgeheizt werden und ist deshalb sofort nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine I voll funktionswirksam.
  • Wenn sich ferner die Brennkraftmaschine I im Betriebszustand oder im Stillstand befindet, und wenn es erforderlich ist, den Verbrennungsheizer 17 in Betrieb zu nehmen, verschiebt sich das Ventilelement 98, wie durch die durchgezogene Linie angezeigt, um die ersten und dritten Anschlüsse 97a, 97c miteinander zu verbinden. In diesem Fall fließt das dort erzeugte Verbrennungsgas, wenn die Verbrennung in dem Verbrennungsheizer 17 bewirkt ist, über die ersten und dritten Anschlüsse 97a, 97c, und erreicht danach über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 die Verbindungsstelle C5, welche unmittelbar vor dem Abgaskatalysator 39 des Abgasstrangs 42 angeordnet ist.
  • Daher kann die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators, welchen der Abgaskatalysator 39 aufweist, genau auf die Aktivierungstemperatur hochgezogen werden, sogar wenn er nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine noch nicht aktiviert ist. Daher kann der Mager-NOx-Katalysator, selbst wenn sich die Motorleistung noch im Schwachlastbereich befindet, sofort voll funktionswirksam sein.
  • Daher kann das Dreiwegeventil 97 als ein Schaltventil bezeichnet werden zum Umschalten einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases durch Einleiten eines von dem Verbrennungsheizer 17 abgegebenen Verbrennungsgases in das Einlaß-Hauptströmungsrohr 29, die EGR-Leitung 90 und die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99, oder durch Absperren des Zuflusses dorthin. Ferner bildet das Verbrennungsgas das Abgas des Verbrennungsheizers aus, und daher kann das Dreiwegeventil auch als ein Abgasschaltventil bezeichnet werden.
  • (Unterschied zwischen Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 und EGR-Leitung 90)
  • Der Unterschied zwischen der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 und der EGR-Leitung 90 besteht darin, um wieviel schwieriger es sein kann für die Wärme, in dem Zeitraum zu entweichen, in welchem das die Wärme an den Katalysator übertragende Verbrennungsgas durch eine dieser Leitungen fließt.
  • Diese beiden Leitungen 99, 90 sind in bezug auf die Strömung des Verbrennungsgases zu dem Abgaskatalysator 39, ohne daß dessen Strömung durch den Motorenkörper 3 zugelassen ist, gleichwertig. Die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 stellt jedoch eine Leitung zum direkten Weiterleiten des Verbrennungsgases vor den Abgaskatalysator 39 dar, wodurch der Mager-NOx-Katalysator, welchen der Abgaskatalysator 39 aufweist, direkt aufgeheizt werden kann.
  • Im Gegensatz dazu ist die EGR-Leitung 90 ausgelegt, den Mager-NOx-Katalysator, welchen der Abgaskatalysator 39 auf weist, indirekt aufzuheizen. Genauer gesagt ist das Verbrennungsgas gezwungen, während einer Zeitspanne, in welcher das Verbrennungsgas durch die EGR-Leitung 90 fließt und den Abgaskatalysator 39 erreicht, den Abgaskrümmer 37 und die Turbine 15b zu durchlaufen, und deshalb wird die von dem Verbrennungsgas mitgeführte Wärme durch den Abgaskrümmer usw. beim Durchlaufen aufgenommen. Deshalb könnte der Fall eintreten, daß der Mager-NOx-Katalysator durch das durch die EGR-Leitung 90 zugeführte Verbrennungsgas nicht genügend aufgeheizt ist.
  • Die EGR-Leitung 90 benötigt das Einlaßdrosselventil 70, welches zwischen dem Einlaßanschluß C1 und dem Abgasanschluß C2 anzuordnen ist, und kann nur benutzt werden, wenn die Brennkraftmaschine I nicht in Betrieb ist. Im Gegensatz dazu benötigt die Verbrennungsgasleitung 99 das Einlaßdrosselventil 70 nicht, welches, wenn es angeordnet ist, strömungsabwärts zu den Einlaß- und Abgasanschlüssen C1 und C2 angeordnet sein kann, und kann, ohne daß es überhaupt in bezug auf den Zeitpunkt, weder vor noch nach dem Betrieb der Brennkraftmaschine I, eingeschränkt ist, benutzt werden.
  • In dem Fall mit Dreiwegeventil 97 und Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 können sowohl die EGR-Leitung 90 als auch die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 benutzt werden, bevor die Brennkraftmaschine in Betrieb ist. In diesem Fall kann eine Festlegung, welche der Leitungen zu benutzen ist, die EGR-Leitung 90 oder die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99, unterschiedlich sein in Abhängigkeit von der Höhe der Temperatur des Mager-NOx-Katalysators, welchen der Abgaskatalysator 39 aufweist. Wenn nämlich die Katalysatortemperatur nicht so niedrig ist, kann die Katalysatortemperatur so eingestellt werden, daß sie unter Verwendung der EGR-Leitung die Aktivierungstemperatur behutsam erreicht. Wenn die Katalysatortemperatur sehr niedrig ist, kann sie unter Verwendung der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 unverzüglich auf die Aktivierungstemperatur hochgezogen werden. Die Festlegung, welche Leitung für das Anheben der Ka talysatortemperatur, bevor die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, benutzt wird, trifft die CPU auf der Grundlage der erfaßten Werte, welche von den jeweiligen in der Brennkraftmaschine I angeordneten Meßfühlern ausgegeben werden.
  • (Regenerationsprozeß-Ausführungsroutine für Mager-NOx-Katalysator unter Verwendung des Verbrennungsheizers 17
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm in 4 ein Programm zum Realisieren einer Routine für die Ausführung eines Regenerationsprozesses für den Mager-NOx-Katalysator unter Verwendung des Verbrennungsheizers 17 erklärt.
  • Die Programme zum Ausführen der Routinen einschließlich anderer als die vorstehende Routine sind in einem ROM der ECU 46 gespeichert. Die Prozesse in den jeweiligen Schritten in den Ablaufdiagrammen werden alle durch die CPU der ECU 46 ausgeführt.
  • Zu Beginn entscheidet die CPU in S100, ob der Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator gegeben ist oder nicht. Ein Verfahren zum Beurteilen, ob der Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator vorliegt oder nicht, kann z.B. (1) davon abhängen, ob eine vorherbestimmte Betriebszeit der Brennkraftmaschine I abgelaufen ist oder nicht, (2) davon abhängen, ob das Ausgangssignal des an dem Ausgang des Abgaskatalysators 39 angeordneten Auslaß-NOx-Meßfühlers 39c höher als ein vorherbestimmter Wert wird oder nicht, und (3) davon abhängen, ob ein integrierter Wert der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine I zugeführt wurde, höher als ein vorherbestimmter Wert wird oder nicht. Die vorstehend erwähnten vorherbestimmten Werte dienen als Indizes z.B. zum Anzeigen, daß der Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators eingetreten ist, wenn die Betriebszeit usw. der Brennkraftmaschine I die vorherbestimmte Zeitdauer übersteigt usw., und können sich in Abhän gigkeit von den Typen der Brennkraftmaschine und des Fahrzeugs unterscheiden.
  • Wenn in S100 entschieden wurde, zu bejahen, geht die Ablaufsteuerung zu S101 über. Wenn hingegen entschieden wurde, zu verneinen, geht die Ablaufsteuerung zu S102 über.
  • Es wird in S101 beurteilt, ob die Brennkraftmaschine in Betrieb ist oder nicht. Wenn in S101 entschieden wurde, zu bejahen, dann schreitet die Ablaufsteuerung zu S103 fort. Wenn hingegen entschieden wurde, zu verneinen, geht die Ablaufsteuerung zu S104.
  • In S103 wird aus den von dem Ansaugluftdruck-Meßfühler 29a und dem Abgasdruck-Meßfühler 29b erfaßten Werten beurteilt, ob ein Differenzdruck zwischen einem Druck des Saugtrakts und einem Druck der Abgasanlage einen vorherbestimmten Wert oder mehr beträgt oder nicht. „Der vorherbestimmte Wert" ist ein Wert, bei dem der Druck des Saugtrakts höher ist als der Druck der Abgasanlage, wenn der Verbrennungsheizer in einem Zustand betrieben wird, in dem der vorstehend genannte Differenzdruck oberhalb des vorherbestimmten Werts liegt, und es daher dem Verbrennungsgas von dem Verbrennungsheizer 17 möglich ist, zu der Abgasanlage zu strömen, d.h. ein Wert, bei welchem eine Rückströmung nicht auftritt.
  • Der Fall, in dem eine Rückströmung nicht auftritt, ist als Fall betrachtet, in dem z.B. der Turbolader 15 in Betrieb ist.
  • Wenn in S103 entschieden wurde, zu bejahen, geht die Ablaufsteuerung zu S105 weiter. Wenn hingegen entschieden wurde, zu verneinen, geht die Ablaufsteuerung zu S102 über.
  • In S105 wird das als Abgasschaltventil dienende Dreiwegeventil 97 zu der Einlaßseite des Abgaskatalysators 39 der Abgasanlage der Brennkraftmaschine umgeschaltet. In diesem Fall ist die Brennkraftmaschine I in Betrieb, und daher kann die EGR-Leitung 90 nicht als Verbrennungsgas-Zuführungsleitung verwendet werden. Daher wird das Dreiwegeventil 97 umgeschaltet, um die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 zu öffnen.
  • In dem folgenden S106 wird der Betrieb des Verbrennungsheizers 17 für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators gesteuert. Genauer gesagt werden sowohl eine Kraftstoffzufuhrmenge als auch eine Kraftstoff-Luft-Zufuhrmenge erhöht, so daß das Verbrennungsgas stark erhitzt ist, und der Ausstoß des Verbrennungsheizers 17 ist höher eingestellt als vor der Ausgabe der Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators. Ferner ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (K/L) des Verbrennungsheizers 17 verändert, und dann wird der Regenerationsprozeß ausgeführt. Danach ist diese Routine beendet.
  • Nachstehend erfolgt eine weitere Diskussion von S102, wenn in S100 und S103 verneint ist.
  • In S102 wird das als Abgasschaltventil dienende Dreiwegeventil 97 zu der Seite des Saugtrakts der Brennkraftmaschine umgeschaltet. Genauer gesagt wird die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 geöffnet. Danach ist diese Routine beendet.
  • Der Ablauf in S104 beruht auf der Vorraussetzung, daß der Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators vorliegt und daß die Brennkraftmaschine I nicht in Betrieb ist. Daher können für die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators sowohl die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 als auch die EGR-Leitung 90 für das Zuführen der Verbrennungsgaswärme zu dem Abgaskatalysator 39 verwendet werden.
  • Mit anderen Worten, das Verbrennungsgas kann durch Umschalten des als Abgasschaltventil dienenden Dreiwegeventils 97 veranlaßt werden, zur Eingangsseite des Katalysators in der Abgasanlage der Brennkraftmaschine oder zu dem Saugtrakt zu strömen. Wenn das Verbrennungsgas zu dem Saugtrakt fließt, ist das EGR-Ventil 92 geöffnet, während das Einlaßdrosselventil 70 geschlossen ist. Der Grund dafür, warum das EGR-Ventil 92 geöffnet ist, liegt darin, den Durchfluß des Verbrennungsgases durch die EGR-Leitung 90 zu ermöglichen, und der Zweck des Schließens des Einlaßdrosselventils 70 besteht darin, die Rückströmung des Verbrennungsgases durch das Hauptströmungsrohr 29 zu verhindern.
  • Nach S104 geht die Ablaufsteuerung zu S106 über.
  • Bisher wurde die Brennkraftmaschine besprochen, nämlich die Brennkraftmaschine I mit Mager-NOx-Katalysator der ersten Ausführungsform.
  • Der in S103 zu beurteilende Zustand bezüglich „ob der Differenzdruck zwischen dem Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschinen und dem Druck der Abgasanlage der Brennkraftmaschine über dem vorherbestimmten Wert liegt oder nicht", kann durch „ob der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine über einem vorherbestimmten Wert liegt oder nicht" ersetzt werden. Das beruht darauf, daß der Druck der Abgasanlage der Brennkraftmaschine allein aus dem Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine einigermaßen vorausgesagt werden kann. „Der vorherbestimmte Wert" ist in diesem Fall im wesentlichen der gleiche wie der weiter vorstehend beschriebene Wert. Der vorherbestimmte Wert kann nämlich einen solchen Wert bedeuten, daß der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine den vorherbestimmten Wert oder höher erreicht, und dann, wenn der Verbrennungsheizer in diesem Zustand in Betrieb ist, der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine höher wird als der Druck der Abgasanlage der Brennkraftmaschine, wodurch es dem Verbrennungsgas aus dem Verbrennungsheizer möglich ist, zu der Abgasanlage der Brennkraftmaschine zu fließen, und ein Rückfluß nicht auftritt.
  • Nachstehend erfolgt eine Erklärung der Wege, über welche die Luft fließt, wenn sich die Brennkraftmaschine I in ihrem Ru hezustand und in ihrem Betriebszustand befindet.
  • (Weg der Luftströmung, wenn sich die Brennkraftmaschine I im Stillstand befindet)
  • Wenn der Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators vorliegt und der Ausstoß des Verbrennungsheizers 17 ansteigt, erreicht die von einem Lüftergebläse 45 angesaugte und von dem Luftfilter 13 in die Einlaßvorrichtung 5 gelangte Luft den Abgaskatalysator 39 entlang folgender Wege:
    • (1) Die in das zugangsseitige Verbindungsrohr 25 des Saugrohrs 23 von dem Luftfilter 13 gelangende Luft teilt sich an der Verbindungsstelle C1 des Hauptströmungsrohrs 29 nach dem Kompressor 15a des Turboladers 15 auf und fließt in die Luftzuführungsleitung 33.
    • (2) Die in die Luftzuführungsleitung 33 gelangte Luft wird dem Verbrennungskammerkörper 43 des Verbrennungsheizers 17 zugeführt.
    • (3) Die in den Verbrennungskammerkörper 43 eintretende Luft wird als die Luft zum Verbrennen des Verbrennungskraftstoffs, welcher über die Kraftstoffzuführungsleitung 17e der Verbrennungskammer 17d des Verbrennungskammerkörpers 43 zugeführt wurde, verwendet und wandelt sich in das Verbrennungsgas um, und dann fließt dieses Verbrennungsgas zu der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Ventilelement 98 des Dreiwegeventils 97 so gestellt ist, daß die Strömung des Verbrennungsgases von dem Verbrennungsheizer 17 zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 gerichtet ist, fließt das Verbrennungsgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 zu dem Abgaskatalysator 39. Demzufolge erwärmt das Verbrennungsgas den Mager-NOx-Katalysator des Abgaskatalysators 39.
    • (4) Wenn das Ventilelement 98 des Dreiwegeventils 97 so ge stellt ist, daß das Verbrennungsgas von dem Verbrennungsheizer 17 durch die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 zu der Verbindungsstelle C2 fließt, strömt das Verbrennungsgas aus der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 aus und tritt danach an der Verbindungsstelle C2 des Hauptströmungsrohrs 29 in das Hauptströmungsrohr 29 ein. Zu diesem Zeitpunkt bleibt das Einlaßdrosselventil 70 geschlossen, und folglich fließt das Verbrennungsgas zu dem nicht dargestellten Ansaugkanal an der Seite des Motorenkörpers 3.
  • In Fall des Wegs (4) bleibt die Brennkraftmaschine I, wenn das Verbrennungsgas zu dem Ansaugkanal fließt, im Stillstand, und deshalb sind der Ansaugkanal und/oder der Auslaßkanal geschlossen. Daher gelangt das Verbrennungsgas nicht in die Zylinder des Motorenkörpers 3, oder falls es eintritt, fließt es von dort nicht heraus. Demzufolge gelangt das Verbrennungsgas in die EGR-Leitung 90, welche den Ansaugkrümmer 21 mit dem Abgaskrümmer 37 verbindet. Zu diesem Zeitpunkt ist das EGR-Ventil 92 geöffnet, so daß das Verbrennungsgas über das EGR-Ventil 92 in den Abgaskrümmer 37 fließt. Danach erreicht das Verbrennungsgas über die Turbine 15b des Abgasstrangs 42 den Abgaskatalysator 39.
  • (Weg der Luftströmung, wenn sich die Brennkraftmaschine I im Betriebszustand befindet)
  • Wenn sich die Brennkraftmaschine I im Betriebszustand befindet, ist der Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators gegeben, der Verbrennungsheizer 17 ist daraufhin in Betrieb, und die in die Einlaßvorrichtung 5 über den Luftfilter 13 eintretende Luft erreicht die Abgasanlage 7 entlang der nachstehenden Wege:
    • (1) Die von dem Luftfilter 13 in das zugangsseitige Verbindungsrohr 25 des Saugrohrs 23 gelangte Luft fließt über den Kompressor 15a des Turboladers 15 und den Zwischenkühler 19 in das Hauptströmungsrohr 29. Zu diesem Zeitpunkt ist, da die Brennkraftmaschine I in Betrieb ist, das Einlaßdrossel ventil 70 geöffnet, und ein großer Anteil der Luft fließt zu dem Ansaugkanal des Motorenkörpers 3.
    • (2) Gleichzeitig zweigt durch die Saugwirkung des Lüftergebläses 45 die Luft an der Verbindungsstelle C1 zu der Luftzuführungsleitung 33 ab, und die abgezweigt Luft wird in dem Verbrennungsheizer 17 für die Verbrennung verwendet und wandelt sich danach in das die Wärme enthaltende Verbrennungsgas um. Wenn das Ventilelement 98 des Dreiwegeventils 97 so gestellt ist, daß das Verbrennungsgas durch die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 zu der Verbindungsstelle C2 fließt, gelangt danach das die Wärme enthaltende Verbrennungsgas, welches aus der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 ausströmt, von der Verbindungsstelle C2 des Hauptströmungsrohrs 29 in das Hauptströmungsrohr 29 und wird zum Anwärmen der Brennkraftmaschine verwendet. Wenn die Brennkraftmaschine I betrieben wird, tritt das in das Hauptströmungsrohr 29 gelangte Verbrennungsgas in die Zylinder durch deren Ansaugkanal ein. Danach fließt das Verbrennungsgas durch den Abgaskanal und weiter über den Abgaskrümmer 37 und die Turbine 15b zu dem Abgaskatalysator 39.
    • (3) Wenn die ECU festlegt, daß der Aktivierung oder dem Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators des Abgaskatalysators 39 während des Betriebs der Brennkraftmaschine I der Vorrang einzuräumen ist, ist das Ventilelement 98 so einzustellen, daß das Verbrennungsgas zum Eingang des Abgaskatalysators 39 fließt, indem es entlang der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 fließt. In diesem Fall erreicht das Verbrennungsgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 die Verbindungsstelle C5, welche zugangsseitig am Abgaskatalysator 39 des Abgasstrangs 42 angeordnet ist.
  • Der Zustand zum Einstellen des Ventilelements 98 so, daß das Verbrennungsgas durch die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 zu der Verbindungsstelle C2 fließt, kann ein Fall sein, in dem die ECU festlegt, daß der Vorrang dem Aufwärmen des Motorenkörpers 3 anstelle der Aktivierung des Mager-NOx- Katalysators einzuräumen ist. Dementsprechend ist, wenn die ECU festlegt, daß während des Betriebs der Brennkraftmaschine I der Vorrang der Aktivierung oder dem Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysator des Abgaskatalysators 39 einzuräumen ist, im Gegensatz dazu das Ventilelement 98 so eingestellt, daß das Verbrennungsgas zum Eingang des Abgaskatalysators 39 fließt, indem es entlang der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 geführt wird.
  • Der Kompressor 15a ist im Gleichlauf mit dem Anlassen der Brennkaftmaschine I funktionswirksam, und daher erhöht sich beim Betrieb des Kompressors 15a ein Einlaßdruck an einer Stelle des abgangsseitigen Verbindungsrohrs 27, die mehr strömungsabwärts als der Kompressor 15a angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Verbrennungsheizer 17 ebenfalls während des Betriebs der Brennkraftmaschine I funktionswirksam.
  • Wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, wird die EGR-Leitung 90 selbstverständlich nicht als Verbrennungsgas-Zuführungsleitung verwendet. Das beruht darauf, daß die EGR-Leitung 90 in ihrer ursprünglichen Verwendung als Abgasrückführvorrichtung funktionswirksam ist.
  • Die EGR 88 wird als die Abgasrückführungsvorrichtung verwendet, um ihre ursprüngliche Aufgabe auszuführen, doch sie wird nicht zum Aufheizen des Katalysators verwendet, und nur allein die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 kann zum Hochheizen des Katalysators verwendet werden.
  • In diesem Fall ist, wie in 5 gezeigt ist, eine Verbindungsstelle der Verbrennungas-Austrittsleitung 35 mit dem Saugrohr 23 so angeordnet, daß das von dem Verbrennungsheizer 17 abgegebene Gas mehr strömungsaufwärts als der mit dem Einlaßdrosselventil 70 versehene Abschnitt abgegeben werden kann. Mit dieser Anordnung kann ein Zündverhalten des Verbrennungsheizers 17 stabilisiert werden.
  • (Betriebsauswirkungen der ersten Ausführungsform)
  • Nachstehend werden Betriebsauswirkungen der ersten Ausführungsform erklärt.
    • (1) Wenn in der Brennkraftmaschine I der Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator angefordert wurde, fließt das Verbrennungsgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 und die EGR-Leitung 90, und fließt weiter zur Zugangsseite des den Mager-NOx-Katalysator aufweisenden Abgaskatalysator 39. Dementsprechend wird zu diesem Zeitpunkt, an dem der Ausstoß von Verbrennungsgaswärme dadurch erhöht wird, daß der Ausstoß des Verbrennungsheizers 17 höher eingestellt wird als vor dem Anfordern des Regenerationsprozesses für den Mager-NOx-Katalysator, der Mager-NOx-Katalysator durch das hocherhitzte Verbrennungsgas bis zu einer Temperatur aufgeheizt, welche hoch genug ist, um unabhängig von dem Stillstand oder Betrieb der Brennkraftmaschine I aktiviert zu sein.
    • (2) Wenn der Verbrennungszustand des Verbrennungsheizers 17 so eingestellt ist, daß das Verbrennungsgas die richtigen Mengen an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid aufweist, ist es möglich, genügend Kohlenstoff und Kohlenmonoxid, welche als Reduktionsmittel dienen, bereitzustellen, um das Abgas zu reinigen, und die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung vorzunehmen, ohne daß die Nacheinspritzung erforderlich ist, welche entsprechend dem Stand der Technik bisher verwendet wurde. Wenn der Verbrennungsheizer 17 von dem Zeitpunkt an, an welchem die Brennkraftmaschine sich im Stillstand befand, in Betrieb gehalten wurde, dann kann dementsprechend nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine I das Abgas selbstverständlich unmittelbar nach deren Anlassen wirksam gereinigt werden, und die Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von der S-Vergiftung können ebenfalls in ausreichender Weise erwartet werden.
    • (3) Um den Katalysator zu aktivieren, wird für die Erhöhung der Temperatur der Abgasanlage der Verbrennungsheizer 17 verwendet, während es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich ist, eine externe Aufladung der Brennkraftmaschine vorzunehmen. Daher muß eine geringere Bildung von unverbranntem Gas erfolgen. Es ist daher möglich, die Bildung des partikelförmigen Materials zurückzudrängen. Selbst wenn die SOF-Vergiftung des Mager-NOx-Katalysators auftritt, oder wenn partikelförmiges Material daran anhaftet, können die löslichen organischen Fraktionen (SOF) und das partikelförmige Material durch Erhöhen der Temperatur des Verbrennungsgases abgebrannt werden. Daher ist es möglich, den Mager-NOx-Katalysator von der SOF-Vergiftung zu regenerieren und das partikelförmige Material zu entfernen.
    • (4) Die EGR-Leitung 90 ist der ursprünglich in der Brennkraftmaschine I vorhandene Aufbau, und wenn sie daher als Zuführungsleitung für das Verbrennungsgas verwendet wird, wenn sich die Brennkraftmaschine im Stillstand befindet, besteht keine Notwendigkeit für eine neue Anordnung der Zuführungsleitung für das Verbrennungsgas. Daher wird das ganze Gerät im Aufbau nicht kompliziert, und außerdem können die Kosten vermindert werden.
    • (5) Das Verbrennungsgas kann über die als Bypassleitung funktionswirksame Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 unmittelbar an die Stelle vor dem Abgaskatalysator geleitet werden, d.h. in unmittelbare Nähe zu dem Mager-NOx-Katalysator. Daher kann die Verbrennungsgaswärme ohne irgendwelchen Verlust wirksam für die Aktivierung des Mager-NOx-Katalysators ausgenutzt werden. Wenn die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 ferner als eine adiabatische Leitung ausgelegt ist, kann die Verbrennungsgaswärme allein für das Erwärmen des Katalysators ausgenutzt werden, indem verhindert wird, daß die von dem Verbrennungsgas mitgeführte Wärme beim Durchgang des Verbrennungsgases durch die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 entweicht. Folglich kann der Mager-NOx-Katalysator wirksam aufgeheizt werden. Das Abgas kann dem entsprechend viel früher gereinigt werden, und es ist möglich, die Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung oder SOP-Vergiftung vorzunehmen, und das partikelförmige Material zu entfernen. Das heißt, der Mager-NOx-Katalysator kann durch Einstellen der Temperatur des Mager-NOx-Katalysators so, daß sie für die Regeneration von den vorstehenden Vergiftungen und das Entfernen des partikelförmigen Materials geeignet ist, optimal regeneriert werden.
    • (6) Wenn die Brennkraftmaschine in einer Phase, kurz nachdem sie in Betrieb genommen war, anhält, genauer gesagt, obwohl sich die Brennkraftmaschine I im Stillstand befindet, falls sie kurz vor dieser Unterbrechung oberhalb einer vorherbestimmten Drehzahl betrieben wurde oder einer Belastung oberhalb eines vorherbestimmten Werts ausgesetzt war, befindet sich die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators noch in einem vergleichsweise hohen Bereich, und daher kann eine Bett-Temperatur des Mager-NOx-Katalysators sofort bis zu der Aktivierungstemperatur oder höher hochgefahren werden, ohne daß der Ausstoß des Verbrennungsheizers 17 erhöht wird.
    • (7) Selbst während des Stillstands der Brennkraftmaschine I kann der Mager-NOx-Katalysator des Abgaskatalysators 39 unter Ausnutzung des Verbrennungsgases, welches an dem Abgaskatalysator 39 entweder über die EGR-Leitung 90 oder die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 angekommen ist, regeneriert werden.
    • (8) Selbst wenn der Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators während des Stillstands der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist, kann der Mager-NOx-Katalysator vorgeheizt werden. Daher kann der Mager-NOx-Katalysator mit dem Anlassen der Brennkraftmaschine I funktionswirksam gemacht werden.
    • (9) Wenn der Verbrennungsheizer 17 funktionswirksam ist und wenn der Differenzdruck zwischen dem Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine und dem Druck der Abgasanlage der Brennkraftmaschine oberhalb eines vorbestimmten Werts liegt, oder wenn der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine oberhalb eines vorherbestimmten Werts liegt, kann das von dem Verbrennungsheizer 17 abgegebene Verbrennungsgas auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine I über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 zu dem Abgasstrang 42 fließen. Mit anderen Worten, wenn der Druck des Saugtrakts durch das Betreiben des Kompressors 15a auf einen höheren Druck als den der Abgasanlage erhöht wird, kann das hocherhitzte Abgas sogar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine im Bypass über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 einer Stelle eingangsseitig zu dem in dem Abgasstrang 42 angeordneten Abgaskatalysator 39 zugeführt werden. Diese Zuführung erfolgt direkt unter hohem Druck. Die Wärme des Verbrennungsgases des Verbrennungsheizers 17 wird daher durch die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 gleichmäßig zu dem Abgaskatalysator 39 übertragen, und folglich kann der Mager-NOx-Katalysator, falls er noch nicht aktiviert ist, während des Betriebs der Brennkraftmaschine I aktiviert werden. Da das Innere der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 unter hohem Druck gehalten wird, tritt niemals ein, daß das Motorabgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 in Richtung des Verbrennungsheizers 17 fließt.
    • (10) Wenn sich die Brennkraftmaschine in ihrem Betriebszustand befindet, ist das Einlaßdrosselventil 70 geöffnet und der Kompressor 15a ist funktionswirksam, und in diesem Betriebszustand ist die Drehzahl des Lüftergebläses 45 des Verbrennungsheizers 17 erhöht, um dadurch die Zuführung des Verbrennungsgases über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 zu der Stelle eingangsseitig von dem Abgaskatalysator zu erleichtern.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Nachstehend wird eine Brennkraftmaschine II unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben.
  • Unterschiede der Brennkraftmaschine II in der zweiten Ausführungsform von der Brennkraftmaschine in der ersten Ausführungsform bestehen nur in den nachstehenden neun Punkten. Daher werden die gleichen Bestandteile der Brennkraftmaschine II wie jene der Brennkraftmaschine I in der ersten Ausführungsform unter Weglassen derer sich wiederholenden Erklärungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
    • (1) Das Abzweigrohr 31 für Heizer ist nicht mit dem abgangsseitigen Verbindungsrohr 27, sondern mit dem zugangsseitigen Verbindungsrohr 25 verbunden. Daher ist das Abzweigrohr 31 für Heizer in dem zugangsseitigen Verbindungsrohr 25 mehr strömungsaufwärts als der Kompressor 15a angeordnet.
    • (2) Ein Nebenrohr 95 ist auf halber Länge der Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 angeordnet und ist strömungsabwärts von dem Einlaßdrosselventil 70 eingebunden.
    • (3) Eine Anordnung so, daß das Dreiwegeventil 97 an einer Überschneidung zwischen dem Nebenrohr 95 und der Leitung 35 angeordnet ist.
    • (4) Ein Dreiwegeventil 97', dessen Aufbau der gleiche ist wie der des Dreiwegeventils 97, ist auf halber Länge des Nebenrohrs 95 angeordnet.
    • (5) Es sind zumindest zwei oder mehr katalytsche Umwandler 39a, 39b (die zwei Abgaskatalysator sind in der zweiten Ausführungsform angeordnet) angeordnet, welche parallel in Längsrichtung an einem Abschnitt des Abgasstrangs 42, welcher mehr strömungsabwärts als der Lader 15b angeordnet ist, angeordnet sind, wobei die Strömung des Abgases abwechselnd umgeleitet wird.
    • (6) Es ist eine weitere Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99' entsprechend der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Verbrennungsgas-Zuführungsleitung angeordnet, weil zwei Abgaskatalysatoren vorhanden sind, und das vordere Ende der Leitung 99' verzweigt sich in zwei Wege. Ferner ist ein Teil des Abgasstrangs 42 als Doppelstrang 42a ausgebildet, in welchem die Abgaskatalysatoren angeordnet sind. Die aufgespaltenen Enden der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99' sind zugangsseitig zu den Abgaskatalysatoren in dem Doppelstrang 42a entsprechend dem vorstehenden Aufbau angeordnet.
    • (7) Auf/Zu-Ventile 100, 100 zum Zulassen und Absperren der Strömung des Abgases zu den Abgaskatalysatoren 39A, 39B sind jeweils an den aufgespaltenen Enden der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99' angeordnet.
    • (8) Eine Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 zum Leiten der Strömung des Abgases zu den Abgaskatalysatoren 39A, 39B ist an der zugangsseitigen Abgrenzungsstelle 42b des Doppelstrangs 42a angeordnet.
    • (9) Temperaturmeßfühler 104, 104 sind jeweils an den Einlaßseiten der Abgaskatalysatoren 39A, 39B des Doppelstrangs 42a angeordnet.
  • Eine Abbildung des Schalldämpfers 41 ist weggelassen. Die Vielzahl der den Abgaskatalysatoren 39A, 39B und der Abgas-Umleitungsvorrichtung 102 zugeordneten Meßfühler sind elektrisch mit der ECU verbunden.
  • Wie in 6 gezeigt ist, ist das Abzweigrohr 31 für Heizer mit dem zugangsseitigen Verbindungsrohr 25 verbunden, wodurch eine strömungsaufwärts vom Kompressor 15a angeordnete U-förmige Bypassleitung des Abzweigrohrs 31 für Heizer ausgebildet ist, welche den Verbrennungsheizer 17, die Luftzuführungsleitung 33 und die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 aufweist. Das Rohr, welches dem in der ersten Ausführungsform erklärten abgangsseitigen Verbindungsrohr 27 entspricht, ist nur aus einem L-förmigen abgangsseitigen Verbindungsrohr 27' zum Verbinden des Kompressors 15a mit dem Ansaugkrümmer 21, welches dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Hauptströmungsrohr 29 entspricht, aufgebaut.
  • Ferner sind Verbindungsstellen, an denen die Luftzuführungsleitung 33 und die Verbrennungsgas-Austrittsleitung 35 des Abzweigrohrs 31 für Heizer mit dem zugangsseitigen Verbindungsrohr 25 verbunden sind, jeweils mit Bezugszeichen C1' und C2' bezeichnet.
  • (Dreiwegeventil 97')
  • Der einzige Unterschied zwischen dem Dreiwegeventil 97' und dem Dreiwegeventil 97 ist nur die Stelle, an der jedes dieser Ventile angeordnet ist, wobei deren Aufbau der gleiche ist. Daher ist eine Erklärung des Aufbaus des Dreiwegeventils 97' weggelassen. Abhängig vom Unterschied der Anordnungsstelle sind jedoch die Stellen, mit welchen der erste, zweite und dritte Anschluß 97a, 97b, 97c verbunden ist, unterschiedlich zu jenen in dem Dreiwegeventil 97. Dieses Dreiwegeventil 97' wird jedoch zum Umschalten der Strömung des Verbrennungsgases des Verbrennungsheizers 17, welches von dem Dreiwegeventil 97 zugeflossen ist, zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99' oder zu dem Motorenkörper 3 verwendet. Daher wird die Besprechung einen Unterschied im Umschaltprozess betonen, und die Erklärung jeder dieser Stellen, mit denen der erste bis dritte Anschluß verbunden ist, ist weggelassen.
  • Falls das Dreiwegeventil 97' die Strömung des Verbrennungsgases des Verbrennungsheizers 17 zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99' leitet, bedeutet das den Fall, in dem der Mager-NOx-Katalysator noch nicht die Aktivierungstemperatur erreicht hat, oder wenn der Regenerationsprozeß erforderlich ist, unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine II in Betrieb ist oder nicht. Falls das Dreiwegeventil 97' das Verbrennungsgas des Verbrennungsheizers 17 zu dem Motorenkörper 3 leitet, bedeutet das einen Fall, in dem der Mager-NOx-Katalysator noch nicht die Aktivierungstemperatur erreicht hat oder wenn der Regenerationsprozeß erforderlich ist, wenn die Brennkraftmaschine II bei einer niedrigen Temperatur angelassen wurde oder wenn die Brennkraftmaschine II angehalten wurde. In diesem Fall wird das Verbrennungsgas unter Ausnutzen der EGR-Leitung 90 zu den Abgaskatalysatoren 39A, 39B geleitet. Es ist jedoch auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform festgelegt, ob die EGR-Leitung 90 oder die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99' benutzt wird, um das Verbrennungsgas vor dem Betrieb der Brennkraftmaschine zu den Abgaskatalysatoren 39A, 39B zu leiten, wobei diese Festlegung auf der Grundlage von erfaßten Werten einer Vielzahl von in der Brennkraftmaschine II angeordneten Meßfühlern getroffen wird.
  • (Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102)
  • Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 ist eine Vorrichtung zum Leiten des Abgases der Brennkraftmaschine zu dem Abgaskatalysator 39A oder 39B. Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 ist aus einem Ventilelement 102a und einem Antriebsmechanismus 102b dafür aufgebaut. Der Antriebsmechanismus 102b ist mit der ECU 46 elektrisch verbunden (eine Darstellung der Verbindung mit der ECU 46 ist nicht gezeigt). Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 leitet unter der Steuerung der CPU der ECU 46 die Abgasströmung der Brennkraftmaschine zu einem der Abgaskatalysatoren 39A und 39B. Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 ist ferner ausgelegt zu verhindern, daß das Verbrennungsgas zu dem Abgaskatalysator 39A oder 39B fließt, der den Regenerationsprozeß benötigt, wobei das Ventilelement 102a die Strömung des Abgases zu dem Abgaskatalysator verhindert, der den Regenerationsprozeß benötigt.
  • (Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung und Ausführungsroutine für den NOx-Reduktionsprozeß)
  • Der Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators ist in der ersten Ausführungsform beschrieben worden. In der zweiten Ausführungsform werden nachstehend Ausführungen eines Regenerationsprozesses von S-Vergiftung für den Mager-NOx-Katalysator und eines NOx-Reduktionsprozesses unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 7 erklärt.
  • Wenn die Ablaufsteuerung zu dieser Routine umschaltet, ist eine Fahrstrecke für das Fahrzeug oder eine Verbrauchsmenge an Kraftstoff der Brennkraftmaschine II in S201 integriert worden. Dann wird eine Menge an S-Vergiftung anhand dieser integrierten Werte berechnet. Das erfolgt, weil die Menge an S-Vergiftung proportional zu der Fahrstrecke usw. ansteigt.
  • Wenn der integrierte Wert der Fahrstrecke usw. einen bestimmten angegebenen Wert erreicht, wird dementsprechend entschieden, daß der Zeitpunkt vorliegt, an dem Regeneration von S-Vergiftung zu erfolgen hat, und die Regeneration von S-Vergiftung wird ausgeführt. Diese Entscheidung wird in S202 getroffen.
  • Die integrierten Werte der Fahrstrecke usw. werden in einem RAM (Schreib-/Lese-Speicher) der ECU 46 zwischengespeichert. Die integrierten Werte werden dann nach Bedarf von der CPU der ECU abgerufen. Es ist zu vermerken, daß die Menge an S-Vergiftung nicht nur anhand des integrierten Werts, sondern auch einer Temperatur des Abgases berechnet werden kann, oder sie kann auch auf der Grundlage aller dieser Zahlenwerte errechnet werden.
  • Wenn in S202 entschieden wurde, zu bejahen, geht die Ablaufsteuerung zu S203 über. Wenn hingegen entschieden wurde, zu verneinen, geht die Ablaufsteuerung zu S204 über.
  • In S203 ist der Verbrennungsheizer 17 funktionswirksam, und das Verbrennungsgas fließt bei Betätigung der Dreiwegeventile 97, 97', welche als Abgasschaltventile dienen, zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99'. Zu diesem Zeitpunkt wird, damit der Mager-NOx-Katalysator in reduzierende Atmosphäre, nämlich in Luft, welche viel Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid als dessen Reduktionsmittel aufweist, gelangt, der Ausstoß des Verbrennungsheizers 17 so gesteuert, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (L/K) des Verbrennungsgases des Verbrennungsheizers 17 fett wird, und außerdem eine Temperatur des Katalysators 600 °C oder höher beträgt. Die Tempera tur von 600 °C ist eine zum Ausführen der Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung geeignete Temperatur. Der Temperaturmeßfühler 104 erfaßt eine Katalysatortemperatur, wenn sie durch Steuerung des Ausstoßes des Verbrennungsheizers 17 gleich oder höher als 600 °C wird.
  • Nach Ablauf einer vorherbestimmten Zeit wird der Verbrennungsheizer 17 außer Betrieb genommen. Die hier benannte „vorherbestimmte Zeit" ist ein Zeitraum, welcher lang genug ist, um die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung auszuführen.
  • In S204 ist der Unterschied zwischen dem von dem Einlaß-NOx-Meßfühler 39a erfaßten Wert und dem von dem Auslaß-NOx-Meßfühler 39b erfaßten Wert als Signaldifferenz erfaßt.
  • In S205 wird auf der Grundlage des in S204 erfaßten Ergebnisses entschieden, ob der Zeitpunkt zur Reduktion des Mager-NOx-Katalysators, welchen der Abgaskatalysator 39 aufweist, vorliegt oder nicht. Diese Entscheidung kann auf der Grundlage einer Annahme aus einem nicht dargestellten bekannten Motorkennfeld für die NOx-Ausstoßmenge getroffen werden. Wenn in S205 entschieden wurde, zu bejahen, geht die Ablaufsteuerung zu dem anschließenden S206 über. Wenn hingegen entschieden wurde, zu verneinen, wird diese Routine beendet. Diese Routine wird bei Bedarf wiederholt.
  • In S206 ist der Verbrennungsheizer 17 funktionswirksam, und das Verbrennungsgas fließt beim Betätigen der als Abgasschaltventile dienenden Dreiwegeventile 97, 97' zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99'. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausstoß des Verbrennungsheizers 17 so gesteuert, daß das Luft/Kraftsstoff-Verhältnis in dem Verbrennungsheizer 17 fett wird und außerdem die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators 300 °C oder mehr erreicht. Die Temperatur von 300 °C ist eine für die Ausführung der NOx-Reduktion geeignete Temperatur. Der Temperaturmeßfühler 104 erfaßt ebenfalls eine Temperatur des Mager-NOx-Katalysators, wenn die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators durch Steuerung des Ausstoßes des Verbrennungsheizers 17 300 °C oder mehr erreicht.
  • Danach wird der Verbrennungsheizer 17 nach dem Ablauf einer vorherbestimmten Zeit außer Betrieb genommen, und diese Routine wird bei Bedarf wiederholt. Es ist zu vermerken, daß die „vorherbestimmte Zeit" hier einen Zeitraum meint, welcher lang genug ist, um den Reduktionsprozeß des Mager-NOx-Katalysators auszuführen.
  • (Betriebsauswirkungen der zweiten Ausführungsform)
  • Nachstehend werden Betriebsauswirkungen der zweiten Ausführungsform erklärt.
  • In der zweiten Ausführungsform ist die Anordnung nicht so ausgebildet, daß das Abgas gleichzeitig durch beide der Mager-NOx-Katalysatoren fließt, sondern das Abgas fließt beim Betätigen der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 nur durch einen der Abgaskatalysatoren 39A (oder 39B), jedoch nicht durch den anderen Abgaskatalysator 39B (oder 39A), bis es zu einem Zustand kommt, in dem eine Ausführungsanforderung wie in dem Fall, daß ein Abgaskatalysator 39A (oder 39B) die Regeneration von der S-Vergiftung und die NOx-Reduktion benötigt, erfolgt (was nachstehend vereinfachend als „die Ausführungsanforderung" bezeichnet wird). Die Steuerung des Ausstoßes des Verbrennungsheizers wird in Abhängigkeit von der in S203 und S206 behandelten Aufgabe verändert.
  • Wenn der eine Abgaskatalysator 39A (oder 39B) in den Zustand gelangt, in dem die Ausführungsanforderung erfolgt, wird die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 zu diesem Zeitpunkt entgegengesetzt zu der vorherigen Betriebsweise gestellt, damit dadurch das Abgas allein durch den anderen Abgaskatalysator 39B (oder 39A) fließt.
  • Anschließend wird zu diesem Zeitpunkt die Verbrennungsgaswärme von der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99' durch Öffnen des dem Abgaskatalysator 39A (oder 39B) zugeordneten Auf/Zu-Ventils 100 in den einen Abgaskatalysator 39A (oder 39B) übertragen, und die Behandlung des einen Abgaskatalysators 39A (oder 39B) wird ausgeführt. In diesem Zeitraum wird das dem anderen Abgaskatalysator 39B (oder 39A) zugeordnete Auf/Zu-Ventil geschlossen gehalten.
  • Wenn der andere Abgaskatalysator 39B (oder 39A) in den Zustand gelangt, in dem die Ausführungsanforderung erfolgt, wird die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 102 betätigt, um dadurch zu verhindern, daß das Abgas zu dem anderen Abgaskatalysator 39B (oder 39A) fließt. Gleichzeitig fließt das Abgas nur zu dem einen Abgaskatalysator 39A (oder 39B), der die Behandlung bereits erfahren hat, und die Verbrennungsgaswärme wird durch Öffnen des dem anderen Abgaskatalysator zugeordneten Auf/Zu-Ventils 100 zu dem anderen Abgaskatalysator 39B (oder 39A) übertragen, und die Behandlung des anderen Abgaskatalysators 39B (oder 39A) wird ausgeführt.
  • In der die zwei Abgaskatalysatoren 39A und 39B aufweisenden Brennkraftmaschine II ist der Abgaskatalysator 39A (oder 39B), welcher in den Zustand gelangt ist, daß die Ausführungsanforderung erfolgt, außer Betrieb genommen, d.h. er erhält keinen Zufluß des Abgases, während der andere Abgaskatalysator 39B (oder 39A) das Abgas reinigt, und daher kann der Ausstoß ohne Unterbrechung des Abgasreinigungsverfahrens ausgeführt werden. Es ist daher möglich, den Ausstoß und die Reinigung des Abgases mit einem hohen Wirkungsgrad auszuführen.
  • In der Brennkraftmaschine II ist, wenn die Anforderungen zur NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und für dessen Regeneration von S-Vergiftung erfolgen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsgases fett, damit der Mager-NOx-Katalysator in reduzierende Atmosphäre gelangt, und folglich weist das Abgas zusätzlich zu dem Anstieg der Abgaswärme eine große Menge an Reduktionsgaskomponenten, wie z.B. Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid auf. Daher ist es möglich, die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators und dessen Regeneration von S-Vergiftung auszuführen.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 eine Brennkraftmaschine III in einer dritten Ausführungsform beschrieben.
  • Während in der vorstehend besprochenen zweiten Ausführungsform die zwei Abgaskatalysatoren in der Brennkraftmaschine angeordnet sind, ist, wie in 8 gezeigt ist, in der Brennkraftmaschine III der dritten Ausführungsform ein einzelner Abgaskatalysator angeordnet. Daher weist die Zuführungsleitung für das Verbrennungsgas nicht den Doppelleitungsaufbau auf. Der Abgaskatalysator und die Zuführungsleitung für das Verbrennungsgas, welche in der dritten Ausführungsform beispielhaft aufgeführt sind, weisen die gleichen Ausführungen auf wie jene in der ersten Ausführungsform. Daher sind diese Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen 39 und 99 wie jene in der ersten Ausführungsform gekennzeichnet. Ferner sind die Temperaturmeßfühler 104 an vorderen und hinteren Abschnitten des Abgaskatalysators 39 angeordnet. Andere Bestandteile, deren wiederholende Erklärungen weggelassen sind, sind die gleichen wie jene in der zweiten Ausführungsform und werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In der Brennkraftmaschine III der dritten Ausführungsform kann ebenfalls die Menge des Kohlenwasserstoffs usw., welche als Reduktionsmittel dienen, durch Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem Verbrennungsgasheizer 17 so eingestellt werden, wie sie für den Mager-NOx-Katalysator benötigt wird. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm in 9 ein Programm für die Durchführung einer Ausführungsroutine zur Ablaufsteuerung des Verbrennungsheizers in diesem Fall erklärt.
  • (Ausführungsroutine für die Ablaufsteuerung des Verbrennungsheizers 17)
  • Wenn in S301 die Ablaufsteuerung zu dieser Routine kommt, erfassen die Temperaturmeßfühler 104 Eintritts- und Austrittstemperaturen des Abgaskatalysators 39, und aus der Differenz zwischen diesen Temperaturen wird eine Katalysatortemperatur berechnet. Es ist zu vermerken, daß unter Katalysatortemperatur nicht eine Temperatur des den Abgaskatalysator durchlaufenden Gases, sondern die Temperatur des Katalysatorbetts, in dem der Mager-NOx-Katalysator in dem Abgaskatalysator 39 angeordnet ist, zu verstehen ist.
  • In S302 wird beurteilt, ob sich die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators in einem für die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators wirksamen Temperaturbereich befindet oder nicht. Wenn in S302 entschieden wurde, zu bejahen, geht die Ablaufsteuerung zu S303 über. Wenn hingegen entschieden wurde, zu verneinen, wird die Routine beendet.
  • In S303 erfaßt ein Luftmengen-Erfassungselement eine Luftmenge GL innerhalb des Abgaskatalysators 39 und berechnet entsprechend dieser Luftmenge eine Menge des als Reduktionsmittel dienenden Kohlenwasserstoffs.
  • In dem nachfolgenden S304 wird beurteilt, ob eine Temperatur des Mager-NOx-Katalysators 39 niedriger ist oder nicht als eine Temperatur, welche für den Katalysator optimal ist, um funktionswirksam zu sein. Wenn in S304 entschieden wurde, zu bejahen, rückt die Ablaufsteuerung auf S305 vor. Wenn hingegen entschieden wurde, zu verneinen, geht die Ablaufsteuerung zu S306 über.
  • S305 ist der Ablauf unter der Voraussetzung, daß die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators niedriger ist als die Temperatur, welche für den Katalysator optimal ist, um funktionswirksam zu sein. Daher wird die Steuerung der Anreicherung so ausgeführt, daß eine Wärmemenge des Abgases und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Verbrennungsheizer 17 angereichert werden, wodurch die Temperatur des Mager-NOx-Ka talysators durch Erhöhen der Temperatur des Verbrennungsgases oberhalb der Temperatur eingestellt wird, welche für den Katalysator optimal ist, um funktionswirksam zu sein. Gleichzeitig wird der Kohlenwasserstoff KW zugeführt.
  • S306 stellt einen Schritt unter der Voraussetzung dar, daß die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators oberhalb der Temperatur liegt, welche für den Katalysator optimal ist, um funktionswirksam zu sein. Der Verbrennungsheizer 17 wird daher in einem solchen Zustand betrieben, daß dessen Abgaswärmemenge reduziert ist, oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird so gesteuert, daß der Kohlenwasserstoff zugeführt wird, ohne daß die Temperatur des Verbrennungsgases erhöht wird, und der Mager-NOx-Katalysator in einen Regenerations-Temperaturbereich gelangt. Danach wird diese Routine bei Bedarf wiederholt.
  • <Betriebsauswirkungen der dritten Ausführungsform>
  • In der dritten Ausführungsform kann der Mager-NOx-Katalysator ebenfalls unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine in Betrieb ist oder nicht, regeneriert werden.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 10 eine Brennkraftmaschine IV in einer vierten Ausführungsform beschrieben.
  • Zum Ausführen einer Regeneration des Katalysators, welche auf den Zeitraum beschränkt ist, während sich die Brennkraftmaschine im Stillstand befindet, nimmt die Brennkraftmaschine IV einen Aufbau, wie in 10 gezeigt ist, an. Der Unterschied des Aufbaus der in 10 gezeigten Brennkraftmaschine IV zu der in 8 gezeigten Brennkraftmaschine III der dritten Ausführungsform besteht darin, daß die Brennkraftmaschine IV weder die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 noch die Ansaugluftdruck- und Abgasdruck-Meßfühler 29a, 29b, noch das in dem Nebenrohr 95 angeordnete Dreiwegeventil 97' aufweist.
  • <Betriebsauswirkungen der vierten Ausführungsform>
  • In der Brennkraftmaschine IV der vierten Ausführungsform kann der Mager-NOx-Katalysator durch Ausnutzen der EGR-Leitung 90 während des Stillstands der Brennkraftmaschine regeneriert werden.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 11 eine Brennkraftmaschine V in einer fünften Ausführungsform für einen anderen Fall der Ausführung der Regeneration des Katalysators, welche auf den Stillstand der Brennkraftmaschine beschränkt ist, erklärt.
  • Die in 11 gezeigte Brennkraftmaschine V unterscheidet sich von der Brennkraftmaschine I in der ersten Ausführungsform dadurch, daß das Dreiwegeventil 97 und die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 von der Brennkraftmaschine I entfernt sind, und die anderen Bestandteile gleich sind.
  • <Betriebsauswirkungen der fünften Ausführungsform>
  • In der fünften Ausführungsform kann der Mager-NOx-Katalysator 39 durch Ausnutzen der EGR-Leitung 90 während des Stillstands der Brennkraftmaschine regeneriert werden.
  • <Sechste Ausführungsform>
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 12 bis 15 eine Brennkraftmaschine VI in einer sechsten Ausführungsform erklärt.
  • Der Unterschied zwischen der Brennkraftmaschine in der sechsten Ausführungsform von der in 6 gezeigten Brennkraftmaschine II in der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß die Brennkraftmaschine VI einen einzelnen Abgaskatalysator aufweist, der Abgasstrang 42 ein im Bypass zu dem Abgaskatalysator angeordnetes Bypassrohr aufweist, und die mit diesen unterschiedlichen Abschnitten verbundenen Abschnitte ebenfalls unterschiedlich sind. Daher sind die gleichen Bestandteile wie jene der Brennkraftmaschine II in der zweiten Ausführungsform, deren wiederholende Erklärungen weggelassen sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie jene, welche in der zweiten Ausführungsform dargestellt sind, bezeichnet.
  • Es ist zu vermerken, daß 12 eine Ansicht zur schematischen Darstellung des Aufbaus der Komponenten in der sechsten Ausführungsform zeigt, die Ansicht ist aber so sehr wie möglich vereinfacht, ausgenommen für die zur zweiten Ausführungsform unterschiedlichen Abschnitte. Ferner bezieht, um die Besprechung zu vereinfachen, die Aktivierung des Mager-NOx-Katalysators die Benutzung nur der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 ein, während die EGR-Leitung 90 nicht benutzt wird. Vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine muß jedoch der Mager-NOx-Katalysator selbstverständlich unter Verwendung der EGR aktiviert worden sein.
  • Die Brennkraftmaschine VI in der sechsten Ausführungsform weist, unter Bezugnahme auf 12, ein Katalysator-Bypaßrohr 110 auf, welches in den Abgasstrang 42 eingebunden ist und den Abgaskatalysator 39 umgeht, und eine Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 zum Leiten der Strömung des Abgases zu dem Katalysator-Bypassrohr 110 und zu dem Abgaskatalysator 39.
  • Das Katalysator-Bypassrohr 110 ist eine Abgasleitung, welche unter Verbindung einer Zugangsseite des Abgaskatalysators 39 mit dessen Abgangsseite einen Bypass ausbildet.
  • Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 ist an einer Verbindungsstelle C3, welche von den beiden Verbindungsstellen C3, C4 des Katalysator-Bypassrohrs 110 mit dem Abgasstrang 42 strömungsaufwärts angeordnet ist, angeordnet. Die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 weist ferner ein Auf/Zu-Ventil 112a auf, um einer Öffnung 110a des Katalysator-Bypassrohrs 110 zu ermöglichen, zu öffnen und zu schließen, und eine Antriebsvorrichtung 112b zum Betätigen des Auf/Zu-Ventils 112a. Die CPU der ECU 46 steuert den Antrieb dieser Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112.
  • Die mit der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 versehene Verbindungsstelle C3 zu dem Abgasstrang 42 ist mehr strömungsaufwärts als eine Verbindungsstelle C5 der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 mit dem Abgasstrang 42 angeordnet. Das ist dazu gedacht, die Wärme des Verbrennungsgases, welches entlang der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 zu dem Abgasstrang 42 fließt, ohne irgendeinen Abfluß bis zu dem Abgaskatalysator 39 zu transportieren.
  • Nachstehend wird ein zu bevorzugendes Beispiel der Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den Abgaskatalysator 39 der Brennkraftmaschine VI mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau einzuleitenden Verbrennungsgases gesondert für eine Phase (1) vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine, eine Phase (2) unmittelbar nach dem Anlassen und eine Phase (3) während des Betriebs der Brennkraftmaschine ausführlich erklärt.
  • Auf dem Mager-NOx-Katalysator abgelagertes vergiftendes Material wird, um den Mager-NOx-Katalysator mit hoher Wirksamkeit zu regenerieren, durch eine Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsgases entfernt, welche weiter nachstehend erklärt ist.
    • (1) Vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingerichtet, um die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators, wie z.B. Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung, auszuführen. Die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird unter Bezugnahme auf 13 erklärt. 13 zeigt ein Diagramm, in dem L/K über der Zeit dargestellt ist, worin die senkrechte Achse das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsgases und die waagerechte Achse einen Zeitablauf bezeichnet. Unter Bezugnahme auf 13 stellen die Bezugssymbole a, b, c Bereiche dar, die erläuternden Positionen a – c entspre chen, welche nachstehend angeführt sind. Die mit kurzen Strichen unterbrochene Linie in 13 bedeutet einen Fall, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsgases ein stöchiometrisches Verhältnis ist (ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis), und diese wird nachstehend als stöchiometrische Linie bezeichnet. Es ist zu vermerken, daß diese Symbole a, b, c, und die stöchiometrische Linie in anderen in 14 und 15 gezeigten Diagrammen, in denen L/K über der Zeit dargestellt ist, die gleiche Bedeutung haben werden. a: Unmittelbar nach der Inbetriebnahme des Verbrennungsheizers 17 wird die Verbrennungssteuerung so ausgeführt, daß das Verbrennungsgas in höchstmöglichen Maße keinen Kohlenwasserstoff und kein Kohlenmonoxid als die Reduktionsmittel aufweist. Im Bereich a ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsgases in einer Größenordnung von 20 mager. Das Verbrennungsgas mit einem solchen L/K gelangt dann in den Abgaskatalysator 39, wobei eine Temperatur an dem Einlaß des Abgaskatalysators 39 ansteigt und der Mager-NOx-Katalysator aktiviert wird. Das Verbrennungsgas ist zu diesem Zeitpunkt, an dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wie vorstehend beschrieben mager ist, das reine Abgas, welches fast keinen Kohlenwasserstoff usw. aufweist. b: Es wird davon ausgegangen, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsgases in einem stöchiometrischen Verhältnis ist, wenn die Temperatur des Einlasses des Abgaskatalysators 39 die Aktivierungstemperatur des Katalysators (z.B. 200 °C) oder höher erreicht. Zu diesem Zeitpunkt weist das Verbrennungsgas 2-3% Kohlenmonoxid und eine ausreichende Menge an Sauerstoff auf, um es zu verbrennen. Daher werden das Kohlenmonoxid und der Sauerstoff dem Mager-NOx-Katalysator zugeführt, und das Kohlenmonoxid wird durch die Verbrennung oxidiert mit dem Ergebnis, daß die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators weiter ansteigt.
    • c: Mit dem Ansteigen der Temperatur des Mager-NOx-Kataly sators erhöht sich die Temperatur (über 500 °C) genügend, um eine S-Desorption zu ermöglichen und die Oxidation von SOF des Mager-NOx-Katalysators auszuführen, mit anderen Worten, um den Mager-NOx-Katalysator regenerierbar zu machen. Daraufhin wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K wiederholt von mager zu fett verändert, um dadurch anzustreben, den Katalysator zu regenerieren, wie z.B. die Regeneration von SOF-Vergiftung oder die Regeneration von S-Vergiftung.
    • (2) Das Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird für die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators, wie z.B. Ausführen der Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung unmittelbar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine, gesteuert. 14 zeigt ein Diagramm mit einer Darstellung von L/K über der Zeit. Unter Bezugnahme auf 14 bezeichnet der Pfeil i einen Startzeitpunkt der Brennkraftmaschine VI. Die graphische Darstellung in 14 impliziert, daß sich die Brennkraftmaschine VI in dem Bereich links von einer mit dem Pfeil i bezeichneten Stelle in bezug auf die Zeitachse noch im Stillstand befindet, und daß sich die Brennkraftmaschine VI in dem rechten Bereich im Betriebszustand befindet. Auf ähnliche Weise kennzeichnet ein mit Pfeilspitzen versehener Bereich ii in der graphischen Darstellung in 14 einen Zeitraum, während dessen das Abgas der Brennkraftmaschine VI durch das Katalysator-Bypassrohr 110 fließt. Um dem Abgas zu ermöglichen, durch das Katalysator-Bypassrohr 110 zu fließen, betätigt und öffnet die Antriebsvorrichtung 112 das Auf/Zu-Ventil 112a der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112, welche in der Öffnung 110a des Katalysator-Bypassrohrs 110 angeordnet ist. Die Beschreibung bezüglich des mit Pfeilspitzen gekennzeichneten Bereichs ii in dem L/K-Zeit-Diagramm in 15 ist ebenfalls die gleiche. a: Vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine, d.h. in dem Bereich links von dem Pfeil i in der graphischen Darstellung, wird das Verbrennungsgas in den Abgaskatalysator 39 eingeleitet, um den Katalysator aufzuheizen. Ebenso in dem Bereich rechts von dem Pfeil i, nämlich nach, mehr genau unmittelbar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine, wenn die Temperatur des Abgases niedriger sein kann als die Temperatur des Verbrennungsgases. Daher wird, wenn der Katalysator weder in den ausreichend erwärmten Zustand gelangt ist, noch die Aktivierungstemperatur erreicht, das Auf/Zu-Ventil 112a der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 geöffnet, um zu bewirken, daß das Abgas, welches eine niedrigere Temperatur als das Verbrennungsgas aufweist, zu dem Katalysator-Bypassrohr 110 fließt, ohne daß dem gleichen Abgas ermöglicht ist, zu dem Abgaskatalysator 39 zu fließen. Bis der Mager-NOx-Katalysator durch das Verbrennungsgas aufgeheizt ist, wird die Steuerung der Verbrennung so ausgeführt, daß das Verbrennungsgas in höchstmöglichstem Grade keinen Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid als die reduzierenden Mittel aufweist. Im Bereich a ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K in der Größenordnung von 20 mager. Das Verbrennungsgas mit einem solchen L/K tritt in den Abgaskatalysator 39 ein, wodurch die Temperatur am Einlaß des Abgaskatalysators 39 ansteigt und der Mager-NOx-Katalysator aktiviert wird. b: Wenn die Temperatur am Einlaß des Abgaskatalysators 39 ansteigt und der Mager-NOx-Katalysator die Aktivierungstemperatur erreicht (z.B. 200 °C) oder höher, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K auf fett eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt weist das Verbrennungsgas eine große Menge an Kohlenmonoxid auf, dann wird das Kohlenmonoxid durch den Katalysator oxidiert, und die Temperatur des Katalysators steigt weiter an. An diesem Zeitpunkt wird die Öffnung 110a des Katalysator-Bypassrohrs 110 durch das Auf/Zu-Ventil 112a der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 geschlossen. Dann wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung, welche aus dem Abgas der Brennkraftmaschine und dem Verbrennungsgas besteht, zwischen dem mageren L/K und dem stöchio metrischen Verhältnis eingeregelt. c: Mit dem Ansteigen der Temperatur des Mager-NOx-Kataly-sators erhöht sich die Temperatur (über 500 °C) genügend, um eine S-Desorption zu ermöglichen und die Oxidation von SOF des Mager-NOx-Katalysators auszuführen, mit anderen Worten, um den Mager-NOx-Katalysator regenerierbar zu machen. Daraufhin wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K so gesteuert, daß es in dem fetten Bereich schwankt. In diesem Zeitabschnitt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung wiederholt abgereichert und angereichert.
    • (3) Das Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird für die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators, wie z.B. Ausführen der Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung während des Betriebs der Brennkraftmaschine, gesteuert. Das wird nachstehend unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. a: Falls es nötig wird, den Mager-NOx-Katalysator während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu regenerieren, wie z.B. Ausführen der Regeneration des Mager-NOx-Katalysators von S-Vergiftung, und falls die Temperatur des Abgases der Brennkraftmaschine VI niedrig ist, öffnet das Auf/Zu-Ventil 112a der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 die Öffnung 110a des Katalysator-Bypassrohrs 110, so daß das Abgas mit niedriger Temperatur den Abgaskatalysator 39 umfährt. In diesem Zeitraum fließt das Verbrennungsgas über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 zu dem Abgaskatalysator 39. Es ist zu vermerken, daß, wenn das Katalysator-Bypassrohr 110 geöffnet ist, nicht alles Abgas über den Bypass fließt, sondern ein Teil davon zu dem Abgaskatalysator 39. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des durch den Abgaskatalysator 39 fließenden Verbrennungsgases liegt in dem fetten Bereich. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird dann so gere gelt, daß eine aus dem Verbrennungsgas und einem Anteil des Abgases bestehende Mischung, welche über die Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 zu dem Abgaskatalysator 39 fließt, welcher strömungsabwärts zu der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 angeordnet ist, das stöchiometrische Verhältnis aufweist. b: Mit dem Ansteigen der Temperatur des Mager-NOx-Katalysators erhöht sich die Temperatur (über 500 °C) genügend, um die S-Desorption zu ermöglichen und die Oxidation von SOF des Mager-NOx-Katalysators auszuführen, mit anderen Worten, um den Mager-NOx-Katalysator regenerierbar zu machen. Daraufhin wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K in dem Verbrennungsheizer 17 so gesteuert, daß es zwischen dem mageren Bereich und dem fetten Bereich mit dem stöchiometrischen Bereich in der Mittellage schwankt. In diesem Zeitraum wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Gasmischung, welche das Abgas der Brennkraftmaschine und das Verbrennungsgas aufweist, wiederholt mager und fett.
  • <Betriebsauswirkungen der sechsten Ausführungsform>
  • In der Brennkraftmaschine VI gemäß der sechsten Ausführungsform weist der Abgasstrang 42 das Katalysator-Bypassrohr 110 auf, welches den den Mager-NOx-Katalysator aufweisenden Abgaskatalysator 39 umfährt. Die Abgas-Strömungsleiteinrichtung 112 leitet die Strömung des Abgases in dem Abgasstrang 42 entweder zu dem Katalysator-Bypassrohr 110 oder zu dem Abgaskatalysator 39.
  • Infolge dieser Strömungsleitung ist es dem Abgas nur in einem solchen Fall möglich, durch das Katalysator-Bypassrohr 110 zu fließen, in dem die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Aktivierungstemperatur des Mager-NOx-Katalysators, wenn die Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators erfolgt. In anderen Fällen wird das Abgas durch den Abgaskatalysator gereinigt. Das heißt, im Fall von niedriger Temperatur des Abgases, wenn angefordert wurde, den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators auszuführen, wird das Katalysator-Bypassrohr 110 durch Betätigung des Auf/Zu-Ventils 112a der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 geöffnet, wodurch das Abgas, ausgenommen einen Anteil des Abgases, welcher durch das Auf/Zu-Ventil 112a durchgesickert ist und zu dem Abgaskatalysator 39 fließt, zu dem Katalysator-Bypassrohr 110 ohne irgendeine Strömung durch den Abgaskatalysator 39 fließt.
  • Es ist daher allein dem hocherhitzten Verbrennungsgas, welches von dem Verbrennungsheizer 17 abgegeben wird und über die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung 99 fließt, die zu der Verbindungsstelle C5 führt, welche sowohl mehr stromabwärts als die mit der Abgas-Strömungsleitvorrichtung 112 versehene Verbindungsstelle C3 als auch vor dem Abgaskatalysator 39 in dem Abgasstrang 42 angeordnet ist, möglich, durch den Abgaskatalysator 39 zu fließen.
  • Dementsprechend kann, wenn die Temperatur des Abgases noch niedrig ist, verhindert werden, daß dieses Abgas mit niedriger Temperatur über den Mager-NOx-Katalysator fließt. Daher geschieht es niemals, daß die Temperatur des Mager-NOx-Katalysators durch das Abgas mit niedriger Temperatur vermindert wird. Demzufolge kann der Mager-NOx-Katalysator auf leichte Weise aktiviert werden.
  • Ferner kann die Katalysatortemperatur in ausreichender Weise auf eine Temperatur hochgefahren werden, welche hoch genug ist, um das SOF und das partikelförmige Material hochwirksam abzubrennen, und daher können die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators, die Regeneration von S-Vergiftung oder von SOF-Vergiftung und auch die Entfernung des partikelförmigen Materials wirksam ausgeführt werden.

Claims (11)

  1. Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einem Mager-NOx-Katalysator (39) und einem Verbrennungsheizer (17) zur Erhöhung der Temperaturen von Brennkraftmaschinen-Bestandteilen, wobei der Mager-NOx-Katalysator (39) in einem Abgasstrang (42) der Brennkraftmaschine zur Reinigung eines Brennkraftmaschinenabgases angeordnet ist, und eine Verbrennungsgas-Zuführungsleitung (99) zum Zuführen eines von dem Verbrennungsheizer (17) abgegebenen Verbrennungsgases eingangsseitig von dem Mager-NOx-Katalysator (39) in den Abgasstrang (42) der Brennkraftmaschine, wenn eine Anforderung für einen Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator (39) erfolgt, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuereinheit (46) feststellt, wann ein Differenzdruck zwischen einem Brennkraftmaschinen-Saugtrakt und einer Brennkraftmaschinen-Abgasanlage gleich einem vorherbestimmten Wert ist oder höher, und dann das von dem Verbrennungsheizer (17) abgegebene Verbrennungsgas zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung (99) leitet.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, an dem die Anforderung für den Regenerationsprozeß für den Mager-NOx-Katalysator (39) erfolgt, zumindest einer der Zustände zu einem Zeitpunkt, an dem eine NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators (39) erforderlich ist, ein Zeitpunkt, an dem eine Regeneration des Mager-Katalysators von S-Vergiftung erforderlich ist und dessen Regeneration von SOF-Vergiftung, und einem Zeitpunkt, an dem eine Entfernung von partikelförmigem Material von dem Mager-NOx-Katalysator erforderlich ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung eine EGR-Leitung (90) ist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgas-Zuführungsleitung (99) eine Bypassleitung des Brennkraftmaschinen-Abgasstrangs (42) ist und den Brennkraftmaschinenkörper hin zu einer Stelle vor dem Mager-NOx-Katalysator (39) umfährt.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die NOx-Reduktion des Mager-NOx-Katalysators (39) und die Regeneration des Mager-NOx-Katalysators (39) von S-Vergiftung erforderlich sind, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsgases so angereichert wird, daß der Mager-NOx-Katalysator (39) in reduzierende Atmosphäre gelangt.
  6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin aufweist: einen Lader (15), wobei, wenn der Druck des Saugtrakts der Brennkraftmaschine durch das Aufladen des Laders (15) über einen vorherbestimmten Wert ansteigt, das von dem Verbrennungsheizer (17) abgegebene Verbrennungsgas zu der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung (99) fließt.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators (39) erfolgt, ein Ausstoß des Verbrennungsheizers (17) größer wird als dessen Ausstoß vor der Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators, um die Wärme des von dem Verbrennungsheizer (17) abgegebenen Verbrennungsgases zu erhöhen.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrang aufweist: – ein Katalysator-Bypassrohr (110) im Bypass zu dem Mager- NOx-Katalysator (39), und – eine Abgas-Strömungsleitvorrichtung (112) zum Leiten einer Strömung des Abgases zu dem Katalysator-Bypassrohr (110) oder dem Mager-NOx-Katalysator (39), wobei die Abgas-Strömungsleitvorrichtung (112) die Strömung des Abgases zu dem Katalysator-Bypassrohr 110 freigibt, wenn eine Temperatur des Abgases niedriger ist als die Aktivierungstemperatur des Mager-NOx-Katalysators (39), wenn die Anforderung für den Regenerationsprozeß des Mager-NOx-Katalysators (39) erfolgt.
  9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Verbindungsstellen des Katalysator-Bypassrohrs (110) mit dem Brennkraftmaschinen-Abgasstrang (42), welche so ausgebildet sind, daß das Katalysator-Bypassrohr (110) den Mager-NOx-Katalysator (39) im Bypass zu dem Brennkraftmaschinen-Abgasstrang (42) umfährt, wobei die strömungsaufwärts angeordnete Verbindungsstelle mit der Abgas-Strömungsleitvorrichtung (112) versehen ist, und eine Verbindungsstelle mehr strömungsabwärts in dem Brennkraftmaschinen-Abgasstrang (42) als die mit der Abgas-Strömungsleitvorrichtung (112) versehene Verbindungsstelle mit der Verbrennungsgas-Zuführungsleitung (99) verbunden ist, welche das von dem Verbrennungsheizer (17) abgegebene Verbrennungsgas zum Zeitpunkt der Anforderung des Regenerationsprozesses für den Mager-NOx-Katalysator (39) dem Mager-NOx-Katalysator (39) in dem Brennkraftmaschinen-Abgasstrang (42) eingangsseitig zuführt.
  10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrang (42) aufweist: – zumindest zwei oder mehr der Mager-NOx-Katalysatoren (39a, 39b) welche parallel in einer Längsrichtung des Abgasstrangs (42) angeordnet sind, zu welchen die Strömung des Abgases abwechselnd geleitet wird, und – eine Abgas-Strömungsleitvorrichtung (102) zum Leiten der Strömung des Abgases zu den Mager-NOx-Katalysatoren (39A, 39B), wobei die Abgas-Strömungsleitvorrichtung (102) die Strömung zu dem Mager-NOx-Katalysator (39), welcher sich un ter den zwei oder mehr Mager-NOx-Katalysatoren (39A, 39B) im Anforderungszustand für den Regenerationsprozeß befindet, absperrt.
  11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsheizer (17) die Strömung des Verbrennungsgases durch das Saugrohr (23) der Brennkraftmaschine zuläßt.
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