DE69934268T2 - Eine Abgas-Reinigungseinheit für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Eine Abgas-Reinigungseinheit für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die mit einem Abgasreinigungskatalysator mit einer O2-Speicherfähigkeit ausgestattet ist.
  • 2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
  • Bekannt ist eine Technologie zum Reinigen von drei Bestandteilen, insbesondere HC, CO und NOx, die in dem Abgas enthalten sind, durch Anordnen eines Abgasreinigungskatalysators, wie zum Beispiel eines Dreiwegekatalysators mit einer O2-Speicherfähigkeit in einem Abgasdurchgang eines Verbrennungsmotors, der bei nahezu stöchiometrischem Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird. Die O2-Speicherfähigkeit des Dreiwegekatalysators steht für eine Funktion zum Absorbieren und Halten des Sauerstoffbestandteils in dem Abgas in dem Katalysator, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Katalysator strömt, mager ist, und zum Abführen des absorbierten Sauerstoffs, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases fett ist. Wie gut bekannt ist, ist der Dreiwegekatalysator fähig, gleichzeitig drei Bestandteile, insbesondere HC, CO und NOx, die in dem Abgas enthalten sind, zu reinigen, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des in dem Katalysator einströmenden Abgases innerhalb eines engen Bereichs in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses liegt, aber kann nicht mehr gleichzeitig die vorstehend erwähnten drei Bestandteile reinigen, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases von dem vorstehend erwähnten Bereich abweicht. Wenn die O2-Speicherfähigkeit zu dem Dreiwegekatalysator hinzugefügt wird, absorbiert andererseits der Dreiwegekatalysator einen Überschuss von Sauerstoff in dem Abgas, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases magerer als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis wird, und führt Sauerstoff ab, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases fett wird, wodurch es möglich wird, die Atmosphäre des Dreiwegekatalysators in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses aufrecht zu halten, auch wenn das Luftkraftstoffverhältnis des in dem Katalysator einströmenden Abgases von dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis abweicht. Beim Reinigen des Abgases des Verbrennungsmotors, der bei einem Luftkraftstoffverhältnis in der Nähe des stöchiometrischem Luftkraftstoffverhältnisses getrieben wird, durch die Verwendung des Dreiwegekatalysators mit der O2-Speicherfähigkeit wird es daher möglich, vorzugsweise drei Bestandteile, insbesondere HC, CO und NOx gleichzeitig zu entfernen.
  • Bekannt ist ferner ein NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator, der NOx (Stickoxide) in dem Abgas absorbiert, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und der NOx, das er absorbiert hat, abgibt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedrig wird.
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung, die den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator verwendet, ist beispielsweise in dem japanischen Patent Nr. 2600492 offenbart. Gemäß der Abgasreinigungsvorrichtung dieses Patents ist der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator in dem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors angeordnet, der bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet, um NOx, das in dem Abgas enthalten ist, zu absorbieren, wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet, und um NOx, das er absorbiert hat, abzuführen, wenn die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator absorbiert wird, sich erhöht hat, durch Ausführen eines Spitzenanfettungsbetriebs, in dem der Verbrennungsmotor bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder bei dem fetten Luftkraftstoffverhältnis für eine kurze Zeitdauer betrieben wird, um das abgeführte NOx durch die Reduktion zu reinigen. Wenn nämlich das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis oder das fette Luftkraftstoffverhältnis wird, verringert sich die Konzentration des Sauerstoffs in dem Abgas im Vergleich mit demjenigen des Abgases eines mageren Luftkraftstoffverhältnisses stark und erhöhen sich die Mengen der unverbrannten HC- und CO-Bestandteile in dem Abgas stark. Wenn daher das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder zu dem fetten Luftkraftstoffverhältnis durch den Spitzenanfettungsbetrieb umgeschaltet wird, ändert sich das Luftkraftstoffverhältnis des in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator einströmenden Abgases von dem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder dem fetten Luftkraftstoffverhältnis und wird NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator auf Grund einer Verringerung der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abgeführt. Wie vorstehend beschrieben ist, sind ferner die unverbrannten HC- und CO-Bestandteile in relativ großen Mengen in dem Abgas des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses oder des fetten Luftkraftstoffverhältnisses enthalten, und daher wird NOx, das von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt wird, beim Reagieren mit dem unverbrannten HC- und CO-Bestandteilen in dem Abgas reduziert.
  • Ferner beurteilt die Abgasreinigungsvorrichtung, die in dem japanischen Patent Nr. 2600492 offenbart ist, die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, auf der Grundlage eines Werts eines NOx-Zählers, der in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors erhöht oder verringert, und führt den Spitzenanfettungsbetrieb aus, wenn der Wert des NOx-Zählers einen vorbestimmten Wert erreicht hat, so dass der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator nicht mit dem NOx gesättigt werden wird, das absorbiert wird. Der NOx-Zähler des vorstehend erwähnten Patents schätzt die eingeschlossene Menge des NOx durch Erhöhen des Werts des NOx-Zählers bei einem vorbestimmten Intervall um einen Betrag des NOx, das durch den Katalysator absorbiert wird, gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet, und durch Verringern des Werts des NOx-Zählers bei dem vorbestimmten Intervall um einen Betrag von NOx, das von dem Katalysator abgeführt wird, gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, wenn der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luftkraftstoffverhältnis arbeitet. Die Menge des NOx, die pro Zeiteinheit von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, der bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet, wird nämlich gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (Last an dem Verbrennungsmotor, Luftkraftstoffverhältnis, Durchflussrate des Abgases usw.) bestimmt, und der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator absorbiert NOx dieser Menge pro Zeiteinheit. Daher ist die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit eingeschlossen wird, proportional zu der Menge des NOx, das von dem Verbrennungsmotor pro Zeiteinheit ausgestoßen wird. Gemäß dem vorstehend erwähnten Patent wird die Menge des NOx, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit während der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors absorbiert wird, als absorbierte Menge des NOx im Voraus gespeichert und wird die absorbierte Menge des NOx gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors bei einem vorbestimmten Intervall berechnet, wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet, um den Wert des NOx-Zählers zu erhöhen. In ähnlicher Weise wird ferner die Menge des NOx, das von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit abgeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luftkraftstoffverhältnis arbeitet, gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (Luftkraftstoffverhältnis, Durchflussrate des Abgases) bestimmt. Gemäß dem vorstehend erwähnten Patent wird daher die Menge des NOx, das bei dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit während der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors abgeführt wird, als abgeführte Menge des NOx gespeichert und wird der Wert des NOx-Zählers um die abgeführte Menge des NOx bei einem vorbestimmten Intervall verringert, wenn der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, wie zum Beispiel während des Spitzenanfettungsbetriebs.
  • Gemäß der in dem japanischen Patent Nr. 2600492 offenbarten Abgasreinigungsvorrichtung ist es gestattet, NOx effizient zu reinigen, wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet. Jedoch ergibt sich ein Problem, wenn ein Dreiwegekatalysator mit einer O2-Speicherfähigkeit als Startkatalysator zu der Vorrichtung des vorstehend erwähnten Patents Nr. 2600492 hinzugefügt wird.
  • Es ist eine grundlegende Aufgabe des Startkatalysators, HC- und CO-Bestandteile zu entfernen, die in großen Mengen von dem Verbrennungsmotor während des Startens abgeführt werden. Der Startkatalysator muss in einem Abgasdurchgang an einer Position so nah wie möglich zu dem Verbrennungsmotor angeordnet werden, so dass seine Temperatur innerhalb einer kurzen Zeitdauer nach dem Start des Verbrennungsmotors ansteigt und die Aktivierungstemperatur erreicht. Wenn er zu der Abgasreinigungsvorrichtung des japanischen Patents Nr. 2600492 hinzugefügt wird, wird daher der Startkatalysator in dem Abgasdurchgang stromaufwärts von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator angeordnet.
  • Wenn der Katalysator mit der O2-Speicherfähigkeit als Startkatalysator in dem Abgasdurchgang stromaufwärts von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator angeordnet wird, würde jedoch herausgefunden, dass NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt wird, ohne dass es bei der Ausgangsstufe des Spitzenanfettungsbetriebs gereinigt wird, wenn der Spitzenanfettungsbetrieb ausgeführt wird, um NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abzuführen, und um diese durch die Reduktion während des Betriebs bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu reinigen.
  • Es wird überlegt, dass dieses Problem durch eine Verzögerung der Änderung des Luftkraftstoffverhältnisses des Abgases, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator strömt, von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis zu dem Zeitpunkt der Ausführung des Spitzenanfettungsbetriebs auf Grund der O2-Speicherfähigkeit des Startkatalysators verursacht wird.
  • Wenn nämlich der Spitzenanfettungsbetrieb ausgeführt wird, ändert sich das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases von dem Verbrennungsmotor stark von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis. Jedoch hat der Startkatalysator die O2-Speicherfähigkeit. Wenn daher das Abgas mit einem fetten Luftkraftstoffverhältnis in den Startkatalysator strömt, wird absorbierter Sauerstoff von dem Startkatalysator abgeführt und wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das aus dem Startkatalysator strömt, in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses aufrecht erhalten. Obwohl der Spitzenanfettungsbetrieb gestartet wird, versagt demgemäß das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator strömt, einen ausreichend fetten Wert anzunehmen, bis jeder Sauerstoff, der durch den Startkatalysator absorbiert wird, abgeführt ist. Daher wird das Luftkraftstoffverhältnis oft in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses bei dem Beginn des Spitzenanfettungsbetriebs erhalten.
  • Wenn sich das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator strömt, von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis hinüber zu einem mageren Luftkraftstoffverhältnis ändert, dass in den stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis liegt, ändert sich die Sauerstoffkonzentration stark in der Nähe der Fläche des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators. Wie später beschrieben werden wird, hält der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator das NOx darin in der Form von Salpetersäureionen, die an ein Erdalkalielement (beispielsweise Ba) und dergleichen gebunden sind. Wenn die Sauerstoffkonzentration sich in der Nähe der Katalysatorfläche verringert, wird jedoch NOx, das in der Nähe der Fläche des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators gehalten wird, von der Fläche des Katalysators rasch abgeführt. In diesem Fall wird, wenn das Abgas, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator strömt, auf einem mageren Luftkraftstoffverhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses gehalten wird, das NOx, das abgeführt wird, nicht vollständig reduziert, sondern strömt in Richtung auf die stromaufwärtige Seite des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators, da HC und CO nicht in dem Abgas mit Mengen enthalten ist, die ausreichend zum Reduzieren des gesamten NOx sind, das abgeführt wird. Auf Grund der O2-Speicherfähigkeit des Startkatalysators erreicht daher das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator strömt, ein fettes Luftkraftstoffverhältnis auf eine verzögerte Art und Weise zu dem Zeitpunkt, wenn der Spitzenanfettungsbetrieb ausgeführt wird, und wird ungereinigtes NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt.
  • Wenn durch den Startkatalysator absorbierter Sauerstoff vollständig abgeführt wird, wie vorstehend beschrieben ist, nimmt das Abgas an der stromabwärtigen Seite des Startkatalysators ein fettes Luftkraftstoffverhältnis an, das das selbe wie an der stromaufwärtigen Seite des Startkatalysator ist, und wird ein Abgas mit einem ausreichend fetten Luftkraftstoffverhältnis in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator zugeführt. Daher wird, wenn eine gegebene Zeitdauer nach dem Start des Spitzenanfettungsbetriebs verläuft NOx, das von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt wird, vollständig an dem Katalysator gereinigt und strömt kein ungereinigtes NOx aus dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator. Wenn ungereinigtes NOx aus dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator jedes Mal dann ausströmt, wenn der Spitzenanfettungsbetrieb ausgeführt wird, ergibt sich jedoch ein Problem dahingehend, dass die NOx-Reinigungseffizienz des Systems sich im Ganzen verringert.
  • Ferner kann bei einem Verbrennungsmotor, bei dem das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis geändert wird in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases von dem Verbrennungsmotor oft von dem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis geändert werden, ohne dass der Spitzenanfettungsbetrieb durchgeführt wird. In diesem Fall kann ebenso das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator strömt, zeitweilig auf einem mageren Luftkraftstoffverhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis zu dem Zeitpunkt aufrecht erhalten werden, wenn das Betriebsluftkraftstoffverhältnis auf Grund der O2-Speicherfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators geändert wird. Dann wird ungereinigtes NOx auf die gleiche Art und Weise wie vorstehend beschrieben abgeführt und wird verschlechtertes Abgas abgegeben.
  • Gemäß der im dem japanischen Patent Nr. 2600492 offenbarten Abgasreinigungsvorrichtung wird ferner die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen wird, unter Verwendung des NOx-Zählers geschätzt, um die Zeitabstimmung zum Abführen von NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator zu beurteilen. Wenn der Dreiwegekatalysator mit der O2-Speicherfähigkeit als Startkatalysator zu der Vorrichtung des vorstehend erwähnten Patents hinzugefügt wird, ergibt sich jedoch ein weiteres Problem, das nachstehend beschrieben wird, zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Problem.
  • Wenn nämlich der Abgasreinigungskatalysator mit der O2-Speicherfähigkeit in dem Abgasdurchgang an der stromaufwärtigen Seite des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators angeordnet wird, wird herausgefunden, dass der Wert des NOx-Zählers oft nicht korrekt mit der Menge des NOx übereinstimmt, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen wird, zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Problem. Dieses Problem trägt zu einer Verzögerung der Änderung des Luftkraftstoffverhältnisses des Abgases an der Auslassseite des Abgasreinigungskatalysators auf Grund der O2- Speicherfähigkeit bei, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, geändert wurde.
  • Bei der Vorrichtung des vorstehend erwähnten Patents wird nämlich der Wert des NOx-Zählers, wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, und wird der Wert des NOx-Zählers verringert, wenn das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis zu der fetten Seite geändert wird. Mit dem Abgasreinigungskatalysator, der die O2-Speicherfähigkeit hat, der an der stromaufwärtigen Seite des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators angeordnet ist, ändert sich jedoch das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das durch den Abgasreinigungskatalysator tritt, nicht zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis, bis jeder Sauerstoff, der in dem Abgasreinigungskatalysator gespeichert ist, abgeführt wird, auf Grund der O2-Speicherfähigkeit, auch wenn das Betriebsluftkraftstoffverhältnis von der mageren zu der fetten Seite geändert wurde und trotz des Abgases, das ein fettes Luftkraftstoffverhältnis annimmt. Daher wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator einströmt, an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses aufrecht erhalten, bis jeder Sauerstoff von dem Abgasreinigungskatalysator abgeführt ist, obwohl das Betriebsluftkraftstoffverhältnis zu dem fetten Luftkraftstoffverhältnis geändert wird, und wird NOx nicht von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt. Daher wird, wenn der Betrieb zum Verringern der Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen wird, von einem Augenblick, wenn das Betriebsluftkraftstoffverhältnis von der mageren Seite zu der fetten Seite geändert wird, ausgeführt wird, wie in dem vorstehend erwähnten japanischen Patent Nr. 2400492 überlegt wird, der Wert des NOx-Zählers kleiner als eine wirkliche eingeschlossene Menge von NOx. Daher wird beurteilt, dass jegliches NOx von einem Augenblick abgeführt ist, wenn der Wert des NOx-Zählers sich auf einen vorbestimmten Wert (= 0) als Ergebnis des Spitzenanfettungsbetriebs verringert hat, auch wenn der wirkliche Wert des eingeschlossenen NOx sich nicht auf den vorbestimmten Wert verringert. Wenn der Betrieb bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis wieder aufgenommen wird, beginnt daher die Absorption des NOx erneut von einem Zustand, in dem NOx noch durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen ist. Wenn ferner der Wert des NOx-Zählers von diesem Zustand erhöht wird, wird der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator NOx mit Mengen einschließen, die größer als ein Wert des NOx-Zählers sind. Wenn der Start oder das Ende des Spitzenanfettungsbetrieb auf der Grundlage des Werts des NOx-Zählers beurteilt wird, kann es daher oft vorkommen, dass NOx durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator mit einer Menge eingeschlossen wird, die größer als eine erwartete Menge ist, wodurch die Absorptionseffizienz des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators sich verringert und der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator mit NOx gesättigt ist, das absorbiert ist.
  • Darüber hinaus tritt ein ähnliches Problem auf, wenn das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis sich von der fetten Seite zu der mageren Seite ändert. Wenn das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis von der fetten Seite zu der mageren Seite verschoben wird und das in den Abgasreinigungskatalysator einströmende Abgas ein mageres Luftkraftstoffverhältnis annimmt, absorbiert der Abgasreinigungskatalysator Sauerstoff in dem Abgas auf Grund der O2-Speicherfähigkeit. Daher wird überschüssiger Sauerstoff in dem Abgas durch den Abgasreinigungskatalysator absorbiert und versagt das Abgas, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator einströmt, an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators, ein mageres Luftkraftstoffverhältnis anzunehmen, während der Abgasreinigungskatalysator Sauerstoff absorbiert; insbesondere absorbiert der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator kein NOx. Wenn der Abgasreinigungskatalysator Sauerstoff bis zu seiner maximalen Sauerstoffspeichermenge absorbiert und nicht nur Sauerstoff in dem Abgas absorbieren kann, nimmt das Abgas, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator einströmt, an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators ein mageres Luftkraftstoffverhältnis an, und beginnt der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator NOx zu absorbieren. Wenn der Wert des NOx-Zählers erhöht wird, während der Abgasreinigungskatalysator Sauerstoff absorbiert, wird jedoch die Menge des NOx, das wirklich durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen wird, kleiner als der Wert des NOx-Zählers und stimmen die Mengen des NOx, das wirklich eingeschlossen ist, und der Wert des NOx-Zählers nicht miteinander überein, In dem US-Dokument 5771685A ist ein Verfahren und Gerät zum bordseitigen Überwachen eines NOx-Einfangverhaltens beschrieben. Dieses Verfahren und Gerät verwendet zwei HEGO-Sensoren, die stromaufwärtig bzw. stromabwärtig des NOx-Einfängers angeordnet sind. Wenn das Verbrennungsmotor-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem mageren zu einem stöchiometrischen oder einem fetten Betrieb reduziert wird um den NOx-Einfänger zu regenerieren oder zu reinigen, schließt der Zeitunterschied zum Umschalten der zwei HEGO-Sensoren zu einer fetten Anzeige die NOx-Menge ein, die in dem Einfänger während der vorhergehenden mageren Betriebsdauer gespeichert ist. Diese Maßnahme bezieht sich auf eine geschätzte NOx-Menge, um das Betriebsverhalten des Einfängers abzuleiten. Die NOx-Reinigung wird auf der Grundlage der Spannungsausgabe der Sensoren bestimmt. Eine Schwefelreinigung wird ausgeführt, wenn der Wirkungsgrad abhängig von einer Zeitdauer eines mageren Fahrzustands des Verbrennungsmotors unterhalb eines vorbestimmten Werts fällt. Wenn die Schwefelreinigung nicht ausreichend ausgeführt werden kann, wird eine Anzeigelampe aktiviert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In Anbetracht der Probleme des Stands der Technik, die vorstehend beschrieben sind, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verzögerung in der Änderung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu beseitigen, wenn der Abgasreinigungskatalysator, der eine O2-Speicherfähigkeit aufweist, in einem Abgasdurchgang angeordnet ist.
  • Einen weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Einrichtung zum korrekten Schätzen der NOx-Menge, vorzusehen, die durch einen NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator in einem Abgasreinigungsgerät okkludiert wird, in dem der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators angeordnet ist, der die O2-Speicherfähigkeit aufweist.
  • Die vorstehenden Aufgaben werden durch eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Verändern, falls es erforderlich ist, das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zu dem Betrieb bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und zu dem Betrieb bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:
    einen Abgasreinigungskatalysator, der eine O2-Speicherfähigkeit aufweist, und der in einem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors angeordnet ist; und
    eine Speicherverringerungseinrichtung zum Verringern der Menge des in dem Abgasreinigungskatalysator gespeicherten Sauerstoffs durch Fördern des Kraftstoffs, der zu der Verbrennung in dem Verbrennungsmotor nicht beiträgt, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator einströmenden Abgases stärker als das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis angefettet wird, wenn das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem Betrieb bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verändern ist.
  • Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung wird der Kraftstoff, der nicht zu der Verbrennung beiträgt, zu dem Verbrennungsmotor zu dem Zeitpunkt gefördert, wenn das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis hinüber zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis zu ändern ist. Da der Kraftstoff nicht zu der Verbrennung beiträgt, brennt er nicht und wird zu einem unverbrannten HC-Bestandteil und wird von dem Verbrennungsmotor gemeinsam mit dem Abgas ausgestoßen. Daher strömt das Abgas mit einem Luftkraftstoffverhältnis, das fetter als das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis ist und unverbranntes HC in großen Mengen enthält, in dem Abgasreinigungskatalysator. In diesem Fall wird Sauerstoff von dem Abgasreinigungskatalysator auf Grund der O2-Speicherfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators abgeführt. Jedoch gibt es eine Grenze der Rate der Abfuhr von Sauerstoff von dem O2-Speicher. Wenn das Abgas, das einströmt, unverbrannte HC-Bestandteile in großen Mengen enthält, ist der Sauerstoff, der abgeführt wird, ausreichend zum Oxidieren der gesamten verbrannten HC-Bestandteile in dem Abgas, und wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators fetter als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis. Der Sauerstoff nämlich, der in dem Abgasreinigungskatalysator gespeichert ist, wird abgeführt und sofort verbraucht, wodurch das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators sich sofort zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis ändert. Das macht es möglich, eine Verzögerung der Änderung des Luftkraftstoffverhältnisses zu beseitigen, die durch die O2-Speicherfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators verursacht wird. Die Zufuhr des Kraftstoffs, der nicht zu der Verbrennung beiträgt, wird beendet, wenn die Menge des Sauerstoffs, der in dem Abgasreinigungskatalysator gespeichert ist, auf einen ausreichenden Grad verringert ist (insbesondere, wenn die Menge des Sauerstoffs auf einen derartigen Grad verringert ist, dass der Sauerstoff, der von dem Abgasreinigungskatalysator abgeführt wird, keine praktischen Probleme verursacht), wie vorstehend erklärt ist. Bei einem Verbrennungsmotor mit einem Direktzylinderkraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff direkt in die Zylinder einspritzt, kann die Speicherverringerungseinrichtung den Kraftstoff in die Zylinder in dem Expansionstakt oder in dem Auslasstakt jedes Zylinders einspritzen. Jedoch kann bei einem Verbrennungsmotor, der, der Abgasanschlusskraftstoffeinspritzventile hat, die den Kraftstoff in den Abgasanschluss jedes Zylinders einspritzen, die Speicherverringerungseinrichtung den Kraftstoff in die Abgasanschlüsse einspritzen. Der Kraftstoff, der nicht zu der Verbrennung beiträgt, kann durch die O2-Speicherverringerungseinrichtung während des Betriebs bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis gefördert werden, gerade bevor das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis geändert wird oder während des Betriebs bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder bei einem fetten Luftkraftstoffverhältnis unmittelbar nach der Änderung.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die anforderungsgemäß den Betrieb bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis ausführt, mit:
    einem Abgasreinigungskatalysator, der eine O2-Speicherfähigkeit hat, der in einem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors angeordnet ist;
    einem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator, der in dem Abgasdurchgang stromabwärts von dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist um NOx in dem Abgas zu absorbieren, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases ein mageres Luftkraftstoffverhältnis ist, und um das absorbierte NOx abzuführen, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases ein fettes Luftkraftstoffverhältnis wird;
    eine Einrichtung zum Ausführen eines Spitzenanfettungsbetriebs zum Ändern des Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnisses zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis für eine kurze Zeitdauer, wenn das absorbierte NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abzuführen ist, während der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet;
    einer Speicherverringerungseinrichtung zum Verringern der Menge des in den Abgasreinigungskatalysators gespeicherten Sauerstoff durch weitergehendes Anfetten des Luftkraftstoffverhältnisses des in den Abgasreinigungskatalysator einströmenden Abgases über das Luftkraftstoffverhältnis von demjenigen während des Spitzenanfettungsbetriebs für eine vorbestimmte Zeitdauer unmittelbar nach dem Start des Spitzenanfettungsbetrieb.
  • Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in dem Abgasreinigungskatalysator einströmt, weitergehend über das Luftkraftstoffverhältnis von demjenigen während des Spitzenanfettungsbetriebs für eine vorbestimmte Zeitdauer unmittelbar nach dem Start des Spitzenanfettungsbetriebs angefettet, wenn der Spitzenanfettungsbetrieb zum Abführen von NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator ausgeführt wird. Daher sind unverbrannte HC- und CO-Bestandteile in dem Abgas in Mengen enthalten, die ausreichend zum Verbrauchen jeglichem Sauerstoffs sind, der abgeführt wird, auch während der Dauer, während der Sauerstoff von dem Abgasreinigungskatalysator auf Grund der O2-Speicherfähigkeit abgeführt wird, und wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases ausreichend fett an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators auch während der Dauer, in der Sauerstoff von dem Abgasreinigungskatalysator abgeführt wird. Somit wird Abgas mit einem ausreichend fetten Luftkraftstoffverhältnis in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators von dem Start des Spitzenanfettungsbetriebs zugeführt und strömt das ungereinigte NOx nicht aus dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator aus. Das Luftkraftstoffverhältnis des in dem Abgasreinigungskatalysator einströmenden Abgases unmittelbar nach dem Start des Spitzenanfettungsbetriebs wird so eingestellt, dass es die unverbrannten HC-und CO-Bestandteile in Mengen enthält, die zum Verbrauchen jeglichen Sauerstoffs ausreichend sind, der von dem Abgasreinigungskatalysator abgeführt wird, und zum Reinigen jeglichen NOx, der von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator an der stromabwärtigen Seite abgeführt wird. Die Speicherverringerungseinrichtung kann den Kraftstoff, der nicht zu der Verbrennung beiträgt, zu dem Verbrennungsmotor fördern, die bei demjenigen, der den Kraftstoff in die Zylinder während des Expansionstakts oder des Auslasstakts des Zylinders einspritzt, oder derjenige, der den Kraftstoff in den Abgasanschluss einspritzt, oder kann derjenige sein, der das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis über dasjenige während des nachfolgenden Spitzenanfettungsbetriebs anfettet. Die vorstehend erwähnte Zeitdauer wird auf eine Zeit eingestellt, die ausreichend ist, bis dass der absorbierte Sauerstoff von dem Abgasreinigungskatalysator abgeführt wird.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis anforderungsgemäß verändert, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:
    einen Abgasreinigungskatalysator, der eine O2-Speicherfähigkeit aufweist und in einem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors angeordnet ist;
    einen NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator, der in dem Abgasdurchgang stromabwärtig des Abgasreinigungskatalysators angeordnet ist, um NOx in dem Abgas zu absorbieren, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und um das absorbierte NOx abzuführen, wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Abgases sich verringert hat:
    eine NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung zum Schätzen der NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; und
    eine NOx-Okklusionsmengenkorrektureinrichtung zum Korrigieren der okkludierten NOx-Menge, die durch die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung geschätzt wird, auf der Grundlage der Sauerstoffmenge, die in dem Abgasreinigungskatalysator gespeichert ist, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert hat.
  • Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung schätzt die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung die NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors wie zum Beispiel des Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, der Strömungsrate des Abgases, der Kraftstoffeinspritzung, und so weiter. Die NOx-Okklusionsmengenkorrektureinrichtung korrigiert die okkludierte NOx-Menge, die geschätzt ist, abhängig von der Sauerstoffmenge, die in dem Abgasreinigungskatalysator gespeichert ist. Zum Beispiel tritt, wenn Sauerstoff in einer großen Menge durch den Abgasreinigungskatalysator gespeichert ist, eine Veränderung in den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (zum Beispiel des Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) als eine Veränderung in der Bedingung des in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators einströmenden Abgases abhängig von der Sauerstoffmenge verzögert auf, die gespeichert ist. Aufgrund des Korrigierens der NOx-Okklusionsmenge abhängig von der gespeicherten Sauerstoffmenge (der Verzögerungszeit von einer Veränderung in den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors) wird es daher möglich, die NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors korrekt (richtig) zu schätzen, ohne durch die O2-Speicherfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators beeinflusst zu werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der im Folgenden vorgelegten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich, wobei:
  • 1 eine Ansicht ist, die schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Brennkraftmaschine für ein Automobil angewendet wird;
  • 2 ein Ablaufdiagramm ist, das den Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge von Sauerstoff gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ein Zeitdiagramm ist, das den Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ein Ablaufdiagramm ist, das den Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 ein Ablaufdiagramm ist, das den Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 ein Ablaufdiagramm ist, das den Betrieb zum Schätzen der Menge des in dem Abgasreinigungskatalysator gespeicherten Sauerstoffs darstellt, der in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen verwendet wird;
  • 7(A) und 7(B) Diagramme sind, die Änderungen der Abgaben des stromaufwärtigen Luftkraftstoffverhältnissensors und des stromabwärtigen Luftkraftstoffverhältnissensors in Abhängigkeit von dem Grad einer Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators darstellen;
  • 8 ein Ablaufdiagramm ist, das den Bezug zum Schätzen der gespeicherten Menge des Sauerstoffs unter Berücksichtigung der Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators darstellt;
  • 9 ein Diagramm ist, das den Betrieb zum Berechnen der Mengen der Ausgangsansprechkurven der Luftkraftstoffverhältnissensoren darstellt, die bei dem Betrieb von 8 verwendet werden;
  • 10 ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen den Koeffizienten zum Koordinieren der O2-Speicherfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators und dem Verhältnis der Kurvenlängen darstellt.
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Schätzen der NOx-Menge, die durch einen NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Schätzen der NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 13 ist ein Ablaufdiagramm, dass den Betrieb zum Einrichten einer maximalen NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator unter Berücksichtigung der Verschlechterung des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators okkludiert wird, gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
  • Das erste, zweite, dritte, sechste und siebte Ausführungsbeispiel ist nicht Teil der Erfindung, und deren Beschreibung dienen lediglich für einen erläuternden Zweck.
  • 1 ist eine Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels darstellt, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Brennkraftmaschine für ein Automobil angewendet wird.
  • In 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine für ein Automobil. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 1 ein Vierzylinderbenzinverbrennungsmotor mit Vierzylindern #1 bis #4, die mit Kraftstoffeinspritzventilen 111 bis 114 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder ausgestattet sind. Wie später beschrieben wird, ist die Brennkraftmaschine 1 dieses Ausführungsbeispiel ein magerer Verbrennungsmotor, der bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben werden kann, das größer als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind ferner die Zylinder #1 bis #4 in zwei Gruppen von Zylindern gruppiert, die jeweils zwei Zylinder aufweisen, so dass die Zündzeitabstimmungen nicht aufeinanderfolgend stattfinden (in dem Ausführungsbeispiel von 1 ist beispielsweise die Reihenfolge der Zündung der Zylinder 1-3-4-2, wobei die Zylinder #1 und #4 eine Gruppe der Zylinder bilden und die Zylinder #2 und #3 eine andere Gruppe der Zylinder bilden). Der Auslassanschluss jedes Zylinders ist mit einem Auslasskrümmer jeder Gruppe der Zylinder verbunden und ist mit einem Auslassdurchgang jeder Gruppe der Zylinder verbunden. in 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 21a einen Auslasskrümmer zum Verbinden von Auslassanschlüssen der Gruppe der Zylinder #1 und #4 mit einem unabhängig Auslassdurchgang 2a und bezeichnet ein Bezugszeichen 21b einen Auslasskrümmer zum Verbinden von Auslassanschlüssen der Gruppe der Zylinder #2 und #4 mit einem unabhängig Auslassdurchgang 2b. In diesem Ausführungsbeispiel sind Startkatalysatoren (im Folgenden als „SCs" bezeichnet) 5a und 5b mit einem Dreiwegekatalysator an den unabhängigen Auslassdurchgängen 2a und 2b angeordnet. Die unabhängigen Auslassdurchgänge 2a und 2b treffen in einem gemeinsamen Auslassdurchgang 2 an der stromabwärtigen Seite des SC zusammen.
  • Ein NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7, der später beschrieben wird, ist in dem gemeinsamen Auslassdurchgang 2 angeordnet. In 1 bezeichnen Bezugszeichen 29a und 29b Luftkraftstoffsensoren, die an der stromaufwärtigen Seite der Startkatalysatoren 5a und 5b der unabhängigen Auslassdurchgänge 2a und 2b angeordnet sind, und bezeichnet ein Bezugszeichen 31 einen Luftkraftstoffsensor, der an einem Auslassanschluss des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators 7 in dem Auslassdurchgang 2 angeordnet ist. Die Luftkraftstoffsensoren 29a und 29b und 31 sind sogenannte lineare Luftkraftstoffsensoren, die Spannungssignale erzeugen, die sich kontinuierlich gemäß dem Luftkraftstoffverhältnis des Abgases über einen breiten Bereich der Luftkraftstoffverhältnisse ändern.
  • In 1 bezeichnet ferner ein Bezugszeichen 30 eine elektronische Steuereinheit (ECU) des Verbrennungsmotors 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist die ECU 30 ein Mikrocomputer einer bekannten Bauart mit einem RAM, ROM und einer CPU und führt Basissteueroperationen wie zum Beispiel eine Zündzeitabstimmung und eine Kraftstoffeinspritzsteuerung des Verbrennungsmotors 1 aus. In diesem Ausführungsbeispiel führt die ECU 30 ferner die Steueroperationen zum Ändern der Kraftstoffeinspritzbetriebsart der Zylinderkraftstoffdirekteinspritzventile 111 bis 114 und zum Änderns des Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnisses in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors aus, wie später beschrieben wird, zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Basissteueroperationen. Ferner schätzt die ECU 30 die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors durch ein Verfahren, das später beschrieben werden wird, und führt einen Spitzenanfettungsbetrieb zum Ändern des Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnisses zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis für eine kurze Zeitdauer während des Betriebs des Verbrennungsmotors bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis aus, um das absorbierte NOx auszuführen, wenn die eingeschlossene Menge von NOx, die geschätzt wird, es bis zu einer vorbestimmten Menge erhöht hat. Die ECU 30 führt ferner den Betrieb zum Verringern der Menge des in dem SCs 5a und 5b zu dem Zeitpunkt aus, wenn das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis von der mageren Seite zu der fetten Seite geändert wird, oder zu dem Zeitpunkt des Spitzenanfettungsbetriebs.
  • Der Auslassanschluss der ECU 30 nimmt Signale von dem Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b, die die Abgasluftkraftstoffverhältnisse an dem Einlass der Startkatalysatoren 5a und 5b darstellen, ein Signal von dem Luftkraftstoffverhältnissensor 31, das ein Abgasluftkraftstoffverhältnis an den Auslass des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 darstellt, ein Signal, dass dem Einlassdruck des Verbrennungsmotors entspricht, von einem Einlassluftdruckssensor 32, der an den Einlasskrümmer (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, und ein Signal entsprechend der Verbrennungsmotordrehzahl von einem Drehzahlsensor 35 auf, der in der Nähe der (nicht gezeigten) Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel nimmt ferner der Eingabeanschluss der ECU 30 ein Signal von einem Beschleunigeröffnungsgradsensor 37 auf, der in der Nähe eines Beschleunigerpedals (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 1 angeordnet ist, das einen Betrag darstellt, um den das Beschleunigerpedal durch einen Fahrer niedergedrückt wird (Grad der Beschleunigeröffnung). Der Ausgabeanschluss der ECU 30 ist durch einen Kraftstoffeinspritzschaltkreis (nicht gezeigt) mit den Kraftstoffeinspritzventilen 111 bis 114 der Zylinder verbunden, um die Menge des Kraftstoffs, der in die Zylinder eingespritzt wird, und die Zündzeitabstimmungen für die Kraftstoffeinspritzung zu steuern.
  • In diesem Ausführungsbeispiel betreibt die ECU 30 den Verbrennungsmotor 1 in den folgenden fünf Verbrennungsbetriebsarten in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors:
    • ➀ Eine Schichtladeverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird während des Verdichtungstakts eingespritzt).
    • ➁ Eine Einheitsgemisch/Schichtladeverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird zwei Mal eingespritzt, nämlich während des Ansaugtakts und während des Verdichtungstakts).
    • ➂ Eine Einheitsgemischverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird während des Ansaugtakts eingespritzt).
    • ➃ Eine Einheitsgemischverbrennung mit stöchiometrischem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird während des Ansaugtakts eingespritzt).
    • ➄ Eine Einheitsgemischverbrennung mit fettem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird während des Ansaugtakts eingespritzt).
  • Die Schichtladeverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis ➀ wird nämlich in dem Niedriglastbetriebsbereich des Verbrennungsmotors durchgeführt. In diesem Zustand wird Kraftstoff in die Zylinder nur ein Mal in der letzten Hälfte des Verdichtungstakts bei jedem Zylinder eingespritzt und bewirkt der eingespritzte Kraftstoff eine Schicht eines brennfähigen Gemisches in der Nähe der Zündkerze in dem Zylinder. In diesem Betriebszustand wird ferner der Kraftstoff mit einer sehr kleinen Menge eingespritzt und wird das Luftkraftstoffverhältnis in dem Zylinder im Ganzen zu ungefähr 25 bis ungefähr 30.
  • Wenn sich die Last von dem vorstehend erwähnten Zustand ➀ erhöht, um in den Niedriglastbetriebsbereich einzutreten, findet die vorstehend erwähnte Einheitsgemisch-/Schichtladeverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis ➁ statt. Die Menge des Kraftstoffs, der in den Zylinder eingespritzt wird, erhöht sich mit einer Erhöhung der auf den Verbrennungsmotor ausgeübten Last. In der vorstehend erwähnten Schichtladeverbrennung ➀ wird der Kraftstoff in der letzten Hälfte des Verdichtungstakts eingespritzt, wodurch die Einspritzzeit begrenzt wird und die Begrenzung auf die Menge des Kraftstoffs zum Ausbildung der Schichtlage aufgeprägt wird. In diesem Lastbereich wird daher der Kraftstoff im Voraus in der ersten Hälfte des Ansaugtakts mit einer Menge eingespritzt, um den Mangel des in der letzten Hälfte des Verdichtungstakts eingespritzten Kraftstoffs auszugleichen, um dadurch den Kraftstoff mit einer Sollmenge in den Zylinder zuzuführen. Der in den Zylinder in der ersten hälfte des Ansaugtakts eingespritzten Kraftstoff bildet ein sehr mageres und einheitliches Gemisch, bevor es gezündet wird. In der letzten Hälfte des Verdichtungstakts wird der Kraftstoff weitergehend in dieses sehr magere und einheitliche Gemisch eingespritzt, um die Ladung eines Gemischs mit brennfähigem Luftkraftstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze auszubilden. Zu dem Zeitpunkt der Zündung beginnt diese brennfähige Mischladung zu brennen und greift die Flamme auf die umgebende magere Gemischladung über, dass die Verbrennung stabil stattfindet. In diesem Zustand ist die Menge des Kraftstoffs, der in dem Ansaugtakt und in dem Verdichtungstakt eingespritzt wird, größer als diejenige der Betriebsart ➀, aber ist das Luftkraftstoffverhältnis im Ganzen noch mager (beispielsweise ein Luftkraftstoffverhältnis von ungefähr 20 bis ungefähr 30).
  • Wenn die Last an dem Verbrennungsmotor weitergehend ansteigt, verwendet der Verbrennungsmotor eine Einheitsgemischverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis ➂. In diesem Zustand wird der Kraftstoff nur ein Mal in der ersten Hälfte des Ansaugtakts eingespritzt und wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs größer als diejenige der Betriebsart ➁. Das Einheitsgemisch, das in dem Zylinder in diesem Zustand ausgebildet wird, nimmt ein mageres Luftkraftstoffverhältnis (beispielsweise ein Luftkraftstoffverhältnis von ungefähr 15 bis ungefähr 25) relativ nah an dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis an.
  • Wenn die Last an dem Verbrennungsmotor weiter ansteigt, um in den Hochlastbetriebsbereich des Verbrennungsmotors einzutreten, wird die Menge des Kraftstoffs größer als diejenige der Betriebsart ➂, und verwendet der Verbrennungsmotor den Einheitsgemischbetrieb mit stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis ➃. In diesem Zustand wird ein Einheitsgemisch des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses in dem Zylinder ausgebildet und steigt die Verbrennungsmotorabgabe an. Wenn die Last an dem Verbrennungsmotor weitergehend ansteigt, um in dem Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors einzutreten, wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung weitergehend diejenigen der Betriebsart ➃ übersteigend erhöht und verwendet der Verbrennungsmotor den Einheitsgemischbetrieb mit fetten Luftkraftstoffverhältnis ➄. In diesem Zustand nimmt das Einheitsgemisch, das in dem Zylinder ausgebildet wird, ein fettes Luftkraftstoffverhältnis an (beispielsweise ein Luftkraftstoffverhältnis von ungefähr 12 bis ungefähr 14).
  • In diesem Ausführungsbeispiel werden optimale Betriebsarten ➀ bis ➄ empirisch gemäß dem Grad einer Beschleunigeröffnung (Betrag, mit dem das Beschleunigerpedal durch den Fahrer niedergedrückt wird) und der Drehzahl des Verbrennungsmotors eingerichtet, und ein Kennfeld für Betriebsarten unter Verwendung des Grades der Beschleunigeröffnung und der Verbrennungsmotordrehzahl ist in dem ROM der ECU 30 gespeichert. Wenn der Verbrennungsmotor 1 in Betrieb ist, bestimmt die ECU 30, welche der vorstehend erwähnten Betriebsarten ➀ bis ➄ auf der Grundlage des Grades der Beschleunigeröffnung, die durch den Beschleunigeröffnungsgradsensor 37 erfasst wird, und der Drehzahl des Verbrennungsmotors auszubilden ist und bestimmt die Menge der Kraftstoffeinspritzung, die Zeitabstimmung für die Kraftstoffeinspritzung und die Anzahl der Einspritzungen in Abhängigkeit von jeder der Betriebsarten.
  • Wenn eine der Betriebsarten ➀ bis ➂ (Verbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis) ausgewählt wird, bestimmt die ECU 30 die Menge der Kraftstoffeinspritzung auf dem Grad der Beschleunigeröffnung und der Drehzahl des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der numerischen Wertetabellen, die im Voraus für die Betriebsarten ➀ bis ➂ vorbereitet wurden. Wenn eine Betriebsart ➃ oder ➄ (Einheitsgemischverbrennung mit stöchiometrischem Luftkraftstoffverhältnis oder Einheitsgemischverbrennung mit fettem Luftkraftstoffverhältnis) ausgewählt wird, stellt die ECU 30 die Menge der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des Einlassluftdrucks, der durch den Einlassluftdruckssensor 33 erfasst wird, und der Drehzahl des Verbrennungsmotors unter Verwendung der numerischen Wertetabellen ein, die für die Betriebsarten ➃ und ➄ vorbereitet wurden.
  • Wenn die Betriebsart ➃ (Einheitsgemischverbrennung mit stöchiometrischem Luftkraftstoffverhältnis) ausgewählt wird, korrigiert die ECU 30 die Menge der Kraftstoffeinspritzung, die wie vorstehend beschrieben berechnet wird, durch eine Rückführregelung auf der Grundlage der Abgaben der Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b, so dass das Luftkraftstoffverhältnis in dem Abgas des Verbrennungsmotors das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis wird.
  • Bei dem Verbrennungsmotor 1 dieses Ausführungsbeispiels, wie vorstehend beschrieben ist, steigt die Menge der Kraftstoffeinspritzung mit einem Anstieg der Last an dem Verbrennungsmotor an und ändert sich die Betriebsart in Abhängigkeit von der Menge der Kraftstoffeinspritzung.
  • Als nächstes werden nachstehend die Startkatalysatoren 5a, 5b und der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Die Startkatalysatoren (SCs) 5a und 5b sind als Dreiwegekatalysatoren unter Verwendung eines Wabensubstrats aus Cordierit oder Ähnlichem, Ausbildung einer dünnen Beschichtung aus Aluminiumoxid an der Fläche des Substrats und Trägern eines Edelmetallkatalysatorbestandteils, wie zum Beispiel Platin Pt, Palladium Pd oder Rhodium Rh an der Aluminiumoxidschicht gebildet. Der Dreiwegekatalysator entfernt höchsteffizient die drei Bestandteile, insbesondere HC, CO und NOx in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses. Der Dreiwegekatalysator zeigt eine verringerte Fähigkeit zum Verringern von NOx, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases höher als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis wird. Wenn der Verbrennungsmotor 1 bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis arbeitet, ist daher der Dreiwegekatalysator nicht fähig, NOx in dem Abgas bis zu einem ausreichenden Grad zu entfernen.
  • Die Startkatalysatoren (SCs) 5a und 5b sind in dem Abgasdurchgängen 2a und 2b an Position in der Nähe an dem Motor 1 angeordnet und haben eine relativ geringe Kapazität, so dass ihre Wärmekapazität verringert ist, so dass als ihre Aktivierungstemperatur innerhalb einer kurzen Zeitdauer nach dem Start des Verbrennungsmotors erwärmt werden können.
  • Als nächstes wird nachstehend die O2-Speicherfähigkeit der Startkatalysatoren (SCs) 5a und 5b beschrieben.
  • Bekannt ist, dass ein Abgasreinigungskatalysator, wie zum Beispiel der Dreiwegekatalysator, der einen Metallbestandteil trägt, wie zum Beispiel Cer (Ce) oder Ähnliches zusätzlich zu dem Katalysatorbestandteilen, eine Sauerstoffspeicherfähigkeit (O2-Speicherfähigkeit) zeigt. Cer, das als ein Additiv von dem Katalysator geträgert wird, wird nämlich mit dem Sauerstoff in dem Abgas verbunden und bildet Ceroxid (Ceroxid) aus, um Sauerstoff zu speichern, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Katalysator strömt, größer als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis ist. Wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases kleiner als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis ist, führt das Ceroxid Sauerstoff ab und kehrt zurück zu metallischem Cer. Bei dem Abgasreinigungskatalysator, der die O2-Speicherfähigkeit hat, wird Sauerstoff in dem Abgas durch Cer auch dann absorbiert, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Katalysator strömt, von einem fetten Luftkraftstoffverhältnis zu einem mageren Luftkraftstoffverhältnis geändert wird. Daher verringert sich die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das in dem Katalysator strömt. Wenn Sauerstoff gerade durch das Cer absorbiert wird, erreicht daher das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases einen Auslassanschluss des Katalysators das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis. Wenn das durch den Katalysator geträgerte Cer vollständig mit Sauerstoff verbunden ist (insbesondere wenn der Katalysator mit Sauerstoff gesättigt ist) und unfähig wird, Sauerstoff noch weiter zu absorbieren, ändert sich das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an dem Auslassanschluss des Abgasreinigungskatalysators zu einem mageren Luftkraftstoffverhältnis, das das gleiche wie das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an dem Einlassanschluss des Katalysators ist. In ähnlicher Weise wird ferner in einem Zustand, in dem Cer Sauerstoff mit einer ausreichend großen Menge absorbiert hat, Sauerstoff von dem Cer abgeführt, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des in den Katalysator einströmenden Abgases sich von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis ändert, wodurch die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ansteigt und das Luftkraftstoffverhältnis an dem Auslassanschluss des Katalysators das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis erreicht. In diesem Fall wird ebenfalls, nachdem Sauerstoff, der mit dem Cer verbunden ist, vollständig abgeführt ist, Sauerstoff nicht mehr von dem Katalysator abgeführt. Daher wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an dem Auslass des Katalysators ein fettes Luftkraftstoffverhältnis wie das Luftkraftstoffverhältnis an dem Einlass des Katalysators. Wenn nämlich der Abgasreinigungskatalysator die O2-Speicherfähigkeit hat, ändert sich das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an der stromabwärtigen Seite des Katalysators von der mageren Seite zu der fetten Seite oder von der fetten Seite zu der mageren Seite später als das an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators.
  • Die SCs 5a und 5b dieses Ausführungsbeispiels haben die O2-Speicherfähigkeit. Wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis von der mageren Seite zu der fetten Seite ändert, ändert sich daher das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases auf eine verzögerte Art und Weise an der stromabwärtigen Seite der SCs 5a und 5b und wird das Luftkraftstoffverhältnis zeitweilig in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis aufrechterhalten.
  • Als nächstes wird nachstehend der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 gemäß diesen Ausführungsbeispiel beschrieben. Der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet Aluminiumoxid als Substrat zum Tragen von zumindest einem Bestandteil, der aus den Alkalimetallen, wie zum Beispiel Kalium K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium Cs, den Erdalkalielementen, wie zum Beispiel Barium Ba und Calcium Ca, und den Seltenerdelementen, wie zum Beispiel Lanthanium La, Cer Ce und Yttrium Y, wie auch einen Edelmetall, wie zum Beispiel Platin Pt ausgewählt wird. Der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator zeigt die Wirkung des Absorbieren und Abführens von NOx, insbesondere des Absorbierens von NOx (NO2, NO) in dem Abgas in der Form von Salpetersäureionen NO3 –, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das einströmt, mager ist, und führt das absorbierte NOx ab, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das einströmt, fett wird.
  • Der Mechanismus zum Absorbieren und Abführen von NOx wird als Nächstes unter Bezugnahme auf den Fall der Verwendung von Platin Pt und Barium Ba als Beispiel beschrieben. Der gleiche Mechanismus wird jedoch auch dann gebildet, wenn andere Edelmetalle, Alkalimetalle, Erdalkalielemente und Seltenerdelemente verwendet werden.
  • Wenn die Konzentration des Sauerstoffs in dem einströmenden Abgas ansteigt (wenn insbesondere das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases ein mageres Luftkraftstoffverhältnis wird), haftet der Sauerstoff in der Form von O2 – oder O2– an Platin Pt an, wodurch NOx in dem Abgas mit O2 – oder O2– an Platin Pt reagiert, um NO2 auszubilden. O2 in dem Abgas NO2, das somit ausgebildet wird, werden weitergehend an Platin Pt oxidiert, durch Bariumoxid BaO absorbiert, das als ein Absorptionsmittel wirkt, mit BaO verbunden und in der Form von Salpetersäureionen NO3 – in dem Absorptionsmittel diffundiert. In einer wärmeren Atmosphäre wird daher NOx in dem Abgas in der Form von Nitraten durch das NOx-Absorptionsmittel absorbiert.
  • Wenn die Kombination des Sauerstoffs sich in dem einströmenden Abgas in hohem Maße verringert (insbesondere, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis oder ein fettes Luftkraftstoffverhältnis wird), wird NOx mit einer verringerten Menge an Platin Pt ausgebildet und schreitet die Reaktion in die umgekehrte Richtung voran, was gestattet, dass Salpetersäureionen NO3 – in dem Absorptionsmittel in der Form NO2 von dem Absorptionsmittel abgeführt werden. In diesem Fall wirken reduzierende Bestandteile, wie zum Beispiel CO und dergleichen ebenso wie Bestandteile, wie zum Beispiel HC, CO2 und dergleichen in dem Abgas, um NO2 an dem Platin Pt zu reduzieren.
  • Dieses Ausführungsbeispiel verwendet einen Verbrennungsmotor 1, der bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben werden kann. Wenn der Verbrennungsmotor 1 bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, absorbiert der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator NOx in dem Abgas, das einströmt. Wenn der Verbrennungsmotor 1 bei einem fetten Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, führt der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 das absorbierte NOx durch die Reduktion ab und reinigt dieses. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn das NOx mit vergrößerten Mengen durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 während des Betriebs bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis absorbiert wird, ein Spitzenanfettungsbetrieb durchgeführt, um das Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis für eine kurze Zeitdauer zu ändern, und NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abzuführen und NOx durch die Reduktion zu reinigen (um den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator zu regenerieren).
  • In diesem Ausführungsbeispiel erhöht oder verringert die ECU 30 den Wert eines NOx-Zählers zum Schätzen der Menge von NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator absorbiert und gehalten wird. Die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro Zeiteinheit absorbiert wird, verändert sich proportional zu der Menge des NOx in dem Abgas, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit einströmt, verändert sich insbesondere proportional zu der Menge des durch den Verbrennungsmotor 1 pro Zeiteinheit erzeugten NOx. Andererseits wird die Menge des NOx, das durch den Verbrennungsmotor pro Zeiteinheit erzeugt wird, durch die Menge des Kraftstoffs, der zu dem Verbrennungsmotor gefördert wird, ein Luftkraftstoffverhältnis, eine Durchflussrate des Abgases und so weiter bestimmt. Wenn die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors bestimmt werden, ist es daher möglich, die Menge des NOx zu kennen, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator absorbiert wird. Wie aus diesem Ausführungsbeispiel werden die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen (Grad der Beschleunigeröffnung, Verbrennungsmotordrehzahl, Menge der aufgenommen Luft, Einlassluftdruck, Luftkraftstoffverhältnis, Menge der Kraftstoffförderung und so weiter) in einem Experiment geändert, um die Menge des NOx, die durch den Verbrennungsmotor pro Zeiteinheit erzeugt wird, zu messen, und wird die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro Zeiteinheit absorbiert wird, in dem ROM der ECU in der Form einer numerischen Wertetabelle unter Verwendung von beispielsweise einer Last an dem Verbrennungsmotor (Menge der Kraftstoffeinspritzung) und der Verbrennungsmotordrehzahl als Parameter gespeichert. Die ECU 30 berechnet die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator pro Zeiteinheit absorbiert wird, bei einem vorbestimmten Intervall (bei jeder Zeiteinheit) unter Verwendung der Last eines Verbrennungsmotors (Menge der Kraftstoffeinspritzung) und der Verbrennungsmotordrehzahl und erhöht den NOx-Zähler um die Menge des absorbierten NOx. Daher zeigt der Wert des NOx-Zählers immer die Menge des durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 absorbierten NOx an. Wenn der Wert des NOx-Zählers sich auf mehr als einen vorbestimmten Wert erhöht, während der Verbrennungsmotor im Betrieb bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis ist, führt die ECU 30 den Spitzenanfettungsbetrieb aus, um den Verbrennungsmotor in der vorstehend erwähnten Betriebsart ➃ oder ➄ (Einheitsgemischverbrennung mit stöchiometrischem Luftkraftstoffverhältnis oder Einheitsgemischverbrennung mit fettem Luftkraftstoffverhältnis) für eine kurze Zeitdauer (beispielsweise von 0,5 bis ungefähr 1 Sekunde) zu betreiben. Daher wird das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator absorbierte NOx abgeführt und die Reduktion gereinigt. Die Zeit zum Aufrechterhalten des Abgasluftkraftstoffverhältnisses auf dem fetten Wert durch den Spitzenanfettungsbetrieb wird experimentell in Abhängigkeit von der Art und dem Volumen des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators bestimmt. Der Wert des NOx-Zählers wird auf Null zurückgesetzt, nachdem das NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt ist und durch die Reduktion bei der Ausführung des Spitzenanfettungsbetriebs gereinigt ist. Durch Durchführen des Spitzenanfettungsbetriebs gemäß der Menge des durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 NOx, wie vorstehend beschrieben ist, wird der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 richtig regeneriert und wird nicht mit NOx gesättigt, das der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator absorbiert hat.
  • Das Verfahren zum Berechnen der eingeschlossenen Menge des NOx durch die Verwendung des NOx-Zählers CNOx wird später genau beschrieben.
  • In diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben ist, sind die SCs 5a und 5b mit der O2-Speicherfähigkeit in dem Abgasdurchgängen an der stromaufwärtigen Seite des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators 7 vorgesehen, wie früher beschrieben ist. Daher kann trotz der Strömung des Abgases eines fetten Luftkraftstoffverhältnisses in die SCs 5a und 5b von dem Verbrennungsmotor zu dem Zeitpunkt, wenn der Spitzenanfettungsbetrieb ausgeführt, das Abgas eines mageren Luftkraftstoffverhältnisses in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 an der stromabwärtigen Seite der SCs 5a und 5b strömen, soweit Sauerstoff von dem SCs 5a und 5b abgeführt wird, und kann ungereinigtes NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 unmittelbar nach dem Start des Spitzenanfettungsbetriebs abgeführt werden. In ähnlicher Weise kann, wenn das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis (vorstehend erwähnte Betriebsarten ➀ bis ➂) zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis (vorstehend erwähnte Betriebsart ➃ oder ➄) auf Grund einer Änderung der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 geändert wird, ebenso das ungereinigte NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt werden unmittelbar nachdem das Luftkraftstoffverhältnis geändert wird.
  • In dem folgenden Ausführungsbeispiel wird daher das Luftkraftstoffverhältnis des in die SCs 5a und 5b einströmenden Abgases zu dem Zeitpunkt der Änderung des Luftkraftstoffverhältnisses von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis in das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis oder ein fettes Luftkraftstoffverhältnis zu dem Zeitpunkt der Ausführung des Spitzenanfettungsbetriebs oder dem Ändern einer Betriebsart angefettet, um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, das durch die O2-Speicherfähigkeit der SCs 5a und 5b verursacht wird.
  • Beim Anfetten des Luftkraftstoffverhältnisses des in die SCs 5a und 5b einströmenden Abgases strömt Abgas, das HC- und CO-Bestandteile in großen Mengen enthält, in die SCs 5a und 5b. Daher wird in den Katalysatoren auf Grund der O2-Speicherfähigkeit gespeicherter Sauerstoff durch Oxidieren der HC- und CO-Bestandteile in dem Abgas verbraucht und wird der gesamte Sauerstoff von dem Katalysator in einer kurzen Zeitdauer abgeführt. Durch Einstellen der Mengen der HC- und CO-Bestandteile, so dass sie größer als die Mengen sind, die notwendig zum Verbrauchen des gesamten von dem Katalysator abgeführten Sauerstoff sind, hält das Abgas ein fettes Luftkraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite der SCs 5a und 5b zu jedem Zeitpunkt aufrecht, während Sauerstoff von dem Katalysator abgeführt wird. Das verhindert, dass ungereinigtes NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator ausgestoßen wird.
  • Verschiedenartige Verfahren können zum Verringern der Speichermenge des Sauerstoffs durch Anfetten des Luftkraftstoffverhältnisses des Abgases, das in die SCs 5a und 5b einströmt, zu dem Zeitpunkt der Änderung des Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnisses verwendet werden. Beispielsweise (A) ein Verfahren, bei dem der Kraftstoff in einem Zylinder von einem Zylinderkraftstoffdirekteinspritzventil jedes Zylinders während des Expansionstakts oder des Auslasstakts eingespritzt wird (im Folgenden als „Sekundärkraftstoffeinspritzung" bezeichnet), (B) ein Verfahren, bei dem der Auslassanschluss jedes Zylinders mit einem Auslassanschlusskraftstoffeinspritzventil versehen ist, um den Kraftstoff in dem Auslassanschluss einzuspritzen (im Folgenden als „Auslassanschlusskraftstoffeinspritzung" bezeichnet), oder (C) ein Verfahren, bei dem das Verbrennungsmotorluftkraftstoffverhältnis zeitweilig auf einen hohen Grad zu dem Zeitpunkt der Änderung des Verbrennungsmotorluftkraftstoffverhältnisses zeitweilig angefettet wird, können verwendet werden. Gemäß den vorstehend erwähnten Verfahren (A) und (B) wird der Kraftstoff, der während des Expansions- oder Auslasstakts des Zylinders eingespritzt wird, oder zu dem Auslassanschluss eingespritzt wird, verdampft, ohne dass er verbrannt wird, und bildet HC- und CO-Bestandteile in großen Mengen. Der Kraftstoff trägt nicht zu der Verbrennung des Verbrennungsmotors bei. Dafür ändert sich trotz der Tatsache, dass Kraftstoff in einer relativ großen Menge gefördert wird, die Abgabe des Verbrennungsmotors nicht. Da der Kraftstoff nicht zu der Verbrennung beiträgt, verbleibt andererseits Sauerstoff in einer relativ großen Menge in dem Abgas, wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird. Wenn nämlich der Kraftstoff, der nicht zu der Verbrennung beiträgt, zu dem Verbrennungsmotor gefördert wird, wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases im Ganzen angefettet, wobei sogar unreagierter Sauerstoff ebenso wie HC- und CO-Bestandteile getrennt in dem Abgas vorhanden sind. Daher reagiert Sauerstoff mit den HC- und dem CO-Bestandteilen an den SCs 5a und 5b und kann die Temperatur der SCs 5a und 5b auf einen übermäßigen Grad in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen ansteigen.
  • Gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren (C) wird das Verbrennungsmotorluftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors zeitweilig angefettet auf einen hohen Grad angefettet, wodurch fast kein unreagierter Sauerstoff in dem Abgas vorhanden ist, und werden die SCs 5a und 5b nicht überhitzt. Auf Grund der Verbrennung der großen Mengen Sauerstoff wird jedoch ein erhöhtes Drehmoment durch den Verbrennungsmotor erzeugt, was eine Schwankung des Ausgangsdrehmoments in mancher Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors ergibt.
  • Es ist daher erwünscht, eines der vorstehend erwähnten Verfahren (A) bis (C) gemäß den Charakteristiken des Verbrennungsmotors und den Betriebsbedingungen auszuwählen.
  • Wenn das vorstehend erwähnte Verfahren (B) (Auslassanschlusskraftstoffeinspritzung) eingesetzt wird, wird die Wirkung nahezu die gleiche sein, wie wenn das vorstehend erwähnte Verfahren (A) (Sekundärkraftstoffeinspritzung) eingesetzt würde. Daher behandelt das folgende Ausführungsbeispiel die Fälle, in denen die vorstehend erwähnten Verfahren (A) und (C) eingesetzt werden.
  • (1) Erstes Ausführungsbeispiel (nicht Teil der Erfindung)
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Verringern der Menge des in dem SCs 5a und 5b gespeicherten Sauerstoffs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieser Betrieb wird durch die ECU 30 bei einem vorbestimmten Intervall (beispielsweise für jeden vorbestimmten Drehwinkel der Kurbelwelle) ausgeführt.
  • In dem Betrieb von 2 wird die Menge des in dem SCs 5a und 5b gespeicherten Sauerstoff durch Einspritzen des Kraftstoffs von dem Zylinderdirekteinspritzventil in dem Expansionstakt oder in dem Auslasstakt jedes Zylinders gerade vor dem Ändern des Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnisses verringert, wenn das Betriebsluftkraftstoffverhältnis von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder zu dem fetten Luftkraftstoffverhältnis geändert wird, gemäß einer Änderung der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors und wenn der Spitzenanfettungsbetrieb zu Abführen von NOx von dem Katalysator 7 durchgeführt wird. Anders gesagt wird in diesem Ausführungsbeispiel das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis geändert, nachdem Sauerstoff, der in dem SCs 5a und 5b auf Grund der O2-Speicherfähigkeit gespeichert wird, vollständig von dem SCs 5a und 5b abgeführt ist.
  • Wenn somit das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis gerade von der mageren Seite zu der fetten geändert wird (oder zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis), wird kein Sauerstoff von den SCs 5a und 5b abgeführt. Daher ändert sich das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 strömt, unmittelbar von dem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis (oder zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis), und wird ungereinigtes NOx nicht von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt.
  • Wenn der Betrieb in 2 startet, werden ein Grad einer Beschleunigeröffnung (Betrag des Niederdrückens des Beschleunigerpedal durch den Fahrer) ACCP von dem Beschleunigeröffnungsgradsensor 37, eine Drehzahl NE des Verbrennungsmotors, die auf der Grundlage der Abgabe des Drehzahlsensors 35 berechnet wird, und eine Menge Sauerstoff OSC, die in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, bei dem Schritt 201 eingelesen. Eine Berechnung der Menge des Sauerstoffs OSC, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, wird später genau beschrieben.
  • Dann wird bei einem Schritt 203 eine optimale Betriebsart M1 aus den vorstehend erwähnten Betriebsarten ➀ bis ➄ auf der Grundlage des Grades der Beschleunigeröffnung ACCP und der Verbrennungsmotordrehzahl NE ausgewählt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die optimalen Betriebsarten für die Grade der Beschleunigeröffnung und für die Verbrennungsmotordrehzahlen in dem ROM der ECU 30 in der Form einer numerischen Wertetabelle unter Verwendung der Grade der Beschleunigeröffnung ACCO und der Verbrennungsmotordrehzahl NE als Parameter gespeichert und wählt die ECU 30 eine optimale Betriebsart aus ➀ bis ➄ aus der numerischen Wertetabelle auf der Grundlage von ACCP und NE aus, die bei dem Schritt 201 eingelesen werden. Ein Wert M1 (= ➀ bis ➄) bei dem Schritt 203 stellt eine optimale Betriebsart mit Sicht von den vorliegenden Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors dar (insbesondere eine Betriebsart, die als Ziel für den Änderungsbetrieb bei einem Schritt 223 dient, wie später erklärt wird).
  • Dann wird bei einem Schritt 205 beurteilt, ob die vorstehend Betriebsart M0 ein magerer Luftkraftstoffbetrieb ist (eine der vorstehend erwähnten Betriebsarten ➀ bis ➂), bei dem M0 ein Parameter ist, der eine der Betriebsarten ➀ bis ➄ zeigt, bei der der Verbrennungsmotor nun arbeitet (M0 = ➀ bis ➄). Wenn der magere Luftkraftstoffverhältnisbetrieb nicht bei Schritt 205 durchgeführt wird, wenn insbesondere der stöchiometrische Luftkraftstoffbetrieb oder ein fetter Luftkraftstoffbetrieb nun durchgeführt wird, wird das Luftkraftstoffverhältnis nicht von dem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu dem fetten Luftkraftstoffverhältnis (oder zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis) ungeachtet der Tatsache geändert, welcher der Betriebsarten ➀ bis ➄ die Zielbetriebsart M1 nun annimmt. Es ist nicht wahrscheinlich, dass das ungereinigte NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt wird. Daher wird ein Schritt 223 sofort ausgeführt und wird die Betriebsart des Verbrennungsmotors zu der Zielbetriebsart M1 geändert (wenn der Betrieb nun gerade bei dieser Betriebsart durchgeführt wird, wird diese Betriebsart fortgesetzt). Bei einem Schritt 225, nachdem die Betriebsart geändert wurde, wird die vorliegende Betriebsart M0 auf einen Wert entsprechend der Betriebsart M1 aktualisiert, nachdem sie geändert ist.
  • Wenn der Verbrennungsmotor gerade in einer der Betriebsarten ➀ bis ➂ bei dem Schritt 205 betrieben wird, wird bei einem Schritt 207 beurteilt auf der Grundlage eines Werts einer Spitzenanfettungsmarke FR, ob es erforderlich ist, den Spitzenanfettungsbetrieb zum Abführen von NOx aus dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 auszuführen oder nicht. In diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben ist, integriert die ECU 30 die Werte des NOx-Zählers CNOx, der die Menge des NOx darstellt, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors absorbiert ist, und richtet den Wert der Spitzenanfettungsmarke FR ein, wenn der Wert des Zählers CNOx sich über einem vorbestimmten Wert vergrößert. Wenn der Spitzenanfettungsbetrieb nun bei dem Schritt 207 angefordert wird, schreitet, da der Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs (Schritte 213 bis 217) ausgeführt werden muss, wie später beschrieben wird, der Betrieb direkt zu einem Schritt 211 weiter. Wenn der Spitzenanfettungsbetrieb nicht angefordert wird, wird bei einem Schritt 209 beurteilt, ob die Zielbetriebsart M1 der fette Luftkraftstoffbetrieb oder der stöchiometrische Luftkraftstoffbetrieb (Betriebsart ➃ oder ➄) ist oder nicht. Wenn die Zielbetriebsart M1 weder die Betriebsart ➃ noch die Betriebsart ➄ ist, wird der magere Luftkraftstoffverhältnisbetrieb nicht zu dem fetten Luftkraftstoffverhältnisbetrieb geändert. Daher schreitet der Betrieb zu dem Schritt 223 weiter, bei dem die Betriebsart zu der Zielbetriebsart geändert wird.
  • Wenn FR = 1 (Spitzenanfettung ist angefordert) bei Schritt 207 gilt und wenn die Zielbetriebsart ➃ oder ➄ bei dem Schritt 209 ist, muss das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis (oder zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis) geändert werden. Daher schreitet der Betrieb zu dem Schritt 211 weiter, bei dem beurteilt wird, ob der Betrieb zum Verringern der Menge des Sauerstoffs beendet ist oder nicht. Wenn dieser Betrieb nicht beendet ist, wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung (Zylinderkraftstoffdirekteinspritzung in dem Expansions- oder Auslasstakt) zum Verringern der Menge des Sauerstoffs bei den Schritten 213 bis 217 ausgeführt, um den Kraftstoff, der nicht zu der Verbrennung beiträgt, zu den Zylindern fördern.
  • Bei dem Schritt 213 wird eine Gesamtmenge des Kraftstoffs (Menge von HC), die zum Verbrauchen des gesamten in dem SCs 5a und 5b gespeicherten Sauerstoffs und zum Aufrechterhalten des Luftkraftstoffverhältnisses des Abgases an der stromabwärtigen der SCs 5a und 5b fetter als das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis notwenig ist, aus der vorliegenden Menge des Sauerstoffs OSC berechnet, die in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, die bei dem Schritt 201 eingelesen wird, und wird die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung, die pro Zeiteinheit notwendig ist, durch Teilen der gesamten Menge des Kraftstoffs durch die Anzahl der Male zum Ausführen der Sekundärkraftstoffeinspritzung berechnet (später erwähnt). Bei einem Schritt 215 wird eine Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung bei jedem der Zylinder beurteilt. Bei einer Zeitabstimmung, die eingestellt wird, wird die berechnete Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung bei einem Schritt 217 auf einen Kraftstoffeinspritzschaltkreis eingestellt. Bei der Zeitabstimmung zum Einspritzen des Sekundärkraftstoffs (Expansions- oder Auslasstakt) wird daher die Sekundärkraftstoffeinspritzung bei jedem Zylinder ausgeführt. Um die Sekundärkraftstoffeinspritzung eine vorbestimmte Anzahl von Malen (Anzahl der Zylinder) ausgeführt wird, wird bei dem Schritt 211 beurteilt, dass der Betrieb zum Verringern der Menge des Sauerstoffs geendet hat, und werden die Betriebe des Schritts 219 und der nachfolgenden Schritte ausgeführt.
  • Wenn der vollständige Sauerstoff von dem SCs 5a und 5b nach dem Betrieb zum Verringern die gespeicherte Sauerstoffmenge abgeführt ist, wird bei dem Schritt 219 beurteilt, ob der Spitzenanfettungsbetrieb nun angefordert wird (FR = 1) oder nicht. Wenn der Spitzenanfettungsbetrieb angefordert wird, wird der Spitzenanfettungsbetrieb bei einem Schritt 221 ausgeführt. Wenn der Spitzenanfettungsbetrieb nicht angefordert wird, wird die Betriebsart bei dem Schritt 223 zu der Zielbetriebsart M1 geändert (zu der fetten Luftkraftstoffverhältnisbetriebsart oder zu der stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisbetriebart in diesem Fall).
  • Bei dem Spitzenanfettungsbetrieb bei dem Schritt 221 wird der Verbrennungsmotor mit der Einheitsgemischverbrennung mit fetten Luftkraftstoffverhältnis der Betriebsart ➄ betrieben, bis der Wert des NOx-Zählers CNOx Null wird, wie durch das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 absorbierte NOx vollständig abgeführt und die Reduktion gereinigt wird.
  • Als Nächstes wird nachstehend die Anzahl der Sekundärkraftstoffeinspritzungen gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung ein Mal für jeden der Gruppe der Zylinder #1 und #4 und der Gruppe der Zylinder #2 und #3 oder für jeden der Zylinder #1 bis #4 bewirkt. Wenn nämlich die SCs 5a und 5b relativ geringe Kapazitäten haben und die Menge des in dem SCs gespeicherten Sauerstoffs durch die Sekundärkraftstoffeinspritzung von einem Mal für jeden in der SCs 5a und 5b verringert werden kann, wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung nur ein Mal für jeden der Gruppe der Zylinder ausgeführt. Wenn die SCs 5a und 5b relativ große Kapazitäten haben und die gespeicherte Menge des Sauerstoffs nicht auf einen ausreichenden Grad durch die Sekundärkraftstoffeinspritzung von nur einem Mal verringert werden kann, wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung zwei Mal für jeden der SCs 5a und 5b ausgeführt (insbesondere ein Mal für jeden der viert Zylinder #1 bis #4). Welche der Sekundärkraftstoffeinspritzungen ausgeführt wird, wird in Abhängigkeit von den Kapazitäten der SCs 5a und 5b bestimmt. Jede Gruppe umfasst die Zylinder, für die die Zündung nicht aufeinanderfolgend bewirkt wird. Wenn die Sekundärkraftstoffeinspritzung ein Mal für jede der Gruppen der Zylinder ausgeführt wird, wird daher bei dem Schritt 211 beurteilt, dass der Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs beendet ist, wenn die Sekundärkraftstoffeinspritzung ein Mal für jeden der zwei Zylinder bewirkt wird, für den die Zündung nachfolgend stattfindet (beispielsweise #1 und #3 oder #3 und #2 und so weiter).
  • In diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschriebnen ist, setzt ferner der Verbrennungsmotor den Betrieb in jeder der Betriebsarten (➀ bis ➂) bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis fort, wenn der Betrieb gerade zum Verringern der gespeicherten Mengen des Sauerstoffs ausgeführt wird.
  • (2) Zweites Ausführungsbeispiel (nicht Teil der Erfindung)
  • Als Nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel wird der Betrieb zum Verringern der Menge des Sauerstoffs, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, nur unter Zugrundelegung der Sekundärkraftstoffeinspritzung ausgeführt und wird die Betriebsart nicht zu der fetten Luftkraftstoffverhältnisbetriebart geändert, bis der Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge Sauerstoff (Sekundärkraftstoffeinspritzung) beendet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird bei einem Verbrennungsmotor, bei dem die Sekundärkraftstoffeinspritzung ein Mal für jeden der Zylinder ausgeführt werden muss, die Kraftstoffeinspritzung zu einer Ansaugtaktkraftstoffeinspritzung geändert, wenn der die Menge um eine Menge entsprechend der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung für einen Zylinder einer Zeitabstimmung erhöht ist, bei der die Betriebsart in einem Augenblick geändert werden kann (zu der Ansaugtaktkraftstoffeinspritzung), wenn eine Anweisung zum Ändern der mageren Luftkraftstoffverhältnisbetriebart zu der fetten Luftkraftstoffverhältnisbetriebart ausgestellt wird, und wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung für diese Zylinder bewirkt, die nicht in der Zeit liegen, dass sie zu der Ansaugtaktkraftstoffeinspritzung verschoben werden.
  • 3 ist ein Diagramm, das die Zeitabstimmungen zum Bewirken der Sekundärkraftstoffeinspritzung (in 3 wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung von der letzten Dauer des Expansionstakts zu der ersten Dauer des Auslasstakts bewirkt) und zum Vergrößern der Menge der Ansaugtaktkraftstoffeinspritzung darstellt. 3 stellt die Zeitabstimmungen zum Ändern der Betriebsart ➀ (magere Schichtladeverbrennung (ein Mal eingespritzt in dem Verdichtungstakt)) zu der Betriebsart (Einheitsgemischverbrennung mit stöchiometrischem Luftkraftstoffverhältnis (eingespritzt in dem Ansaugtakt)) dar. Das gleiche wie das von 3 gilt jedoch auch für die Änderung zwischen anderen Betriebsarten.
  • 3 stellt die Kraftstoffeinspritzeitabstimmung für die Zylinder #1 bis #4 und die Zeitabstimmung zum Einstellen der Mengen der Kraftstoffeinspritzung dar. In 3 stellt CSET die Zeitabstimmungen zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt dar, stellt CINJ die Zeitabstimmungen zum Ausführen der Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt dar, stellt EXSET die Zeitabstimmungen für die Einstellung der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung dar, stellt EXINJ die Zeitabstimmungen zum Ausführen der Sekundärkraftstoffeinspritzung dar, stellt ISET die Zeitabstimmungen zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt dar und stellt IINJ die Zeitabstimmungen zum Ausführen der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt dar. In 3 ist das, was durch CH dargestellt wird, eine Zeitabstimmung zum Starten des Betriebs zum Verringern der gespeicherten Menge Sauerstoff zum Ändern der Betriebsarten. In 3 stellen ferner (S), (C), (E) und (X) den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Expansionstakt und den Auslasstakt bei jedem Zylinder dar. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt ist, wird die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung auf die letzte Dauer des Verdichtungstakts eingestellt (EXSET) und wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt auf die erste Dauer des Ansaugtakts eingestellt (ISET).
  • Wenn nun der Betrieb zum Verringern der Menge des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs bei einer Zeitabstimmung CH in 3 gestartet wird, um die Betriebsart zu ändern, entspricht die Zeitabstimmung CH der mittleren Dauer des Verdichtungstakts bei dem Zylinder #1, und wurde die Kraftstoffeinspritzeitabstimmung (IINJ) schon in dem Ansaugtakt beendet, und wurde die Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt auf eine Zeitabstimmung CSET eingestellt. Bei dem Zylinder #1 wird daher die Betriebsart nicht unmittelbar geändert und wird die Kraftstoffeinspritzung IINJ in dem Verdichtungstakt ausgeführt, wird die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung auf eine Zeitabstimmung EXSET eingestellt und wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung (EXINJ) ausgeführt.
  • Bei dem Zylinder #3 entspricht andererseits die Zeitabstimmung CH der mittleren Dauer in dem Ansaugtakt. Diese Zeitabstimmung liegt jedoch nach der Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt, und daher kann die Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt nicht sofort bewirkt werden. Bei dem Zylinder #3 wird daher die Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt ausgeführt, wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt auf CSET eingestellt, wird die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung auf eine Zeitabstimmung (EXSET) zum Einstellen der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung in der letzten Dauer des Verdichtungstakts eingestellt und wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung ausgeführt.
  • Bei dem Zylinder #4 entspricht gewöhnlicherweise die Zeitabstimmung CH der mittleren Dauer des Auslasstakts. In diesem Fall ist ebenso die Zeitabstimmung (IINJ) zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt schon verlaufen und kann die Kraftstoffeinspritzung nicht unmittelbar in dem Ansaugtakt bewirkt werden. Daher wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung (EXINJ) ausgeführt, während die Kraftstoffeinspritzung (CINJ) in dem Verdichtungstakt wie bei dem Zylinder #3 sich fortsetzt.
  • Bei dem Zylinder #2 entspricht andererseits die Zeitabstimmung CH der mittleren Dauer des Expansionstakts und wurde die Zeitabstimmung (ISET) zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt noch nicht erreicht, und kann die Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt bewirkt werden. Bei dem Zylinder #2 wird daher die Betriebsart geändert, um die Kraftstoffeinspritzung bei dem Ansaugtakt zu bewirken, und wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung die auf ISET eingestellt ist, um eine Menge entsprechend der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung erhöht. Bei dem Zylinder #2 wird nämlich die Betriebsart ohne Bewirken der Sekundärkraftstoffeinspritzung geändert, aber stattdessen wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung durch Hinzufügen der Menge entsprechend der Menge von der Sekundärkraftstoffeinspritzung zu der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt eingestellt, nachdem die Betriebsart geändert ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel, wie aus dem Zeitdiagramm für 3 verständlich ist, wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung ausgeführt, während sich die Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt (insbesondere ohne Ändern der Betriebsart) für die Zylinder (Zylinder #1, #3, #4 in dem Fall von 3) fortsetzt, in denen die Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung früher stattfindet als die Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt nach dem Start des Betriebs zum Verringern der Menge des Sauerstoffs, der in dem Katalysator gespeichert ist, zum Ändern der Betriebsart. Für den Zylinder (Zylinder #2), bei dem Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt früher stattfindet als die Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung, wird jedoch die Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt durch Ändern der Betriebsart bewirkt, und wird der Kraftstoff um eine Menge entsprechend der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung für die anderen Zylinder zu dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt vergrößert. In diesem Fall endet ebenso der Betrieb zum Verringern der Menge des Sauerstoffs, der in dem Katalysator gespeichert ist, in dem Augenblick, wenn der Sekundärkraftstoff eingespritzt wird, oder wenn die Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt ein Mal für jeden der Zylinder erhöht ist. Darauf wird die Betriebsart in allen Zylindern geändert.
  • In diesem Ausführungsbeispiel startet nämlich der Betrieb zum Verringern der Menge des Sauerstoffs, der in dem Katalysator gespeichert ist (Zylinder #1, #3, #4), bevor die Betriebsart geändert wird, und endet, nachdem die Betriebsart geändert wird (Zylinder #2). Das macht es möglich, die Zeit zum Ändern der Betriebsart zu verkürzen.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt. Der Betrieb von 4 wird als eine Routine durchgeführt, die durch die ECU 30 bei einem vorbestimmten Intervall ausgeführt wird. Das Ablaufdiagramm von 4 ist von dem Ablaufdiagramm von 2 dahingehend unterschiedlich, dass die Schritte 213 bis 217 in dem Ablaufdiagramm von 2 durch die Schritte 413, 414, 415, 416 und 417 ersetzt sind. Daher werden nur die Unterschiede nachgehend beschrieben.
  • Bei einem Schritt 413 wird die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung bei einem Mal gemäß der Menge des Sauerstoffs OSC, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, wie in dem Schritt 213 von 2 eingestellt. Wenn die Zeitabstimmung bei einem Schritt 414 zum Einstellen der vorliegenden Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt (ISET in 3) vorliegt, wird die Menge, wie durch Hinzufügen der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung, die bei dem Schritt 413 berechnet wird, zu der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt vergrößert ist, nachdem die Betriebsart geändert wird, als Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt bei einem Schritt 416 eingestellt. Wenn die Zeitabstimmung nicht zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in den Ansaugtakt vorliegt, wird die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung bei den Schritten 415 und 417 eingestellt. Somit wird die Betriebsart umgeschaltet und die Menge der Kraftstoffeinspritzung vergrößert an Stelle der Bewirkung der Sekundärkraftstoffeinspritzung in den Zylindern, die in der Zeit für die Zeitabstimmung (ISET) zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in den Ansaugtakt liegen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird der Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs durch Ausführen der Sekundärkraftstoffeinspritzung in den Zylindern, die andere als diejenigen Zylinder sind, die in der Zeit für die Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt liegen, durchgeführt. Es ist jedoch ebenso zulässig, die Menge der Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaugtakt um eine Menge entsprechend der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung wie bei dem vorstehend erwähnten Zylinder #2 für jeden der Zylinder beginnend von der nächsten Zeitabstimmung zum Einstellen der Menge der Kraftstoffeinspritzung in den Ansaugtakt ohne Ausführen der Sekundärkraftstoffeinspritzung zu vergrößern. In diesem Fall wird der Betrieb zum Verringern der Menge des Sauerstoffs, der in dem Katalysator gespeichert ist, ausgeführt, unmittelbar nachdem die Betriebsart in jedem Zylinder geändert ist.
  • (3) Drittes Ausführungsbeispiel (nicht Teil der Erfindung)
  • Als Nächstes wird nachstehend ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel wird die Betriebsart des Verbrennungsmotors geändert, nachdem der Betrieb zum Verringern der Menge des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs beendet ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs ausgeführt unmittelbar nachdem die Betriebsart in einigen Zylinder oder in allen Zylindern geändert ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird andererseits der Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs unabhängig von der Änderung der Betriebsart ausgeführt. Bei jedem Zylinder wird nämlich die Betriebsart auf eine normale Art und Weise geändert und die Sekundärkraftstoffeinspritzung wird ungeachtet der Betriebsart ausgeführt, bis die Betriebsart in allen Zylindern geändert ist. In dem Kraftstoffbetrieb kann es oft notwendig werden, beispielsweise einen sehr mageren Verbrennungszustand der Betriebsart ➀ (Schichtladeverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird ein Mal in den Verdichtungstakt eingespritzt)) zu einer fetten Luftkraftstoffverhältnisverbrennung der Betriebsart ➄ (Einheitsgemischverbrennung mit fettem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird ein Mal in den Ansaugtakt eingespritzt)) auf Grund der raschen Beschleunigung oder Ähnlichem zu schalten. In einem derartigen Fall kann dann, wenn der Betrieb von der Betriebsart ➀ direkt zu der Betriebsart ➄ geändert wird, das Ausgangsdrehmoment sich oft stark auf Grund einer großen Änderung des Verbrennungsluftkraftstoffverhältnisses ändern. In diesem Fall wird daher der Betrieb nicht direkt von der Betriebsart ➀ zu ➄ geändert, sondern er kann von der Betriebsart ➀ zu der Betriebsart ➁ (Einheitsgemisch/Schichtladeverbrennung mit magerem Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird zwei Mal in dem Ansaugtakt und dem Verdichtungstakt eingespritzt)) zu der Betriebsart ➂ (Einheitsgemischverbrennung mit mageren Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird ein Mal in dem Ansaugtakt eingespritzt) und dann zu der Betriebsart ➄ geändert werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel werden die Änderungsbetriebe wie zum Beispiel der vorstehend erwähnte ➀ → ➁ → ➂ → ➃ und dergleichen unabhängig zu dem Zeitpunkt der Änderung der Betriebsart ausgeführt, und wird gleichzeitig die Sekundärkraftstoffeinspritzung ausgeführt, bis die Änderung der Betriebsart beendet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird nämlich die Betriebsart parallel zu dem Betrieb zum Verringern der Menge des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs geändert. Demgemäß wird die Zeit zum Ändern der Betriebsart nicht durch den Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge Sauerstoff beeinträchtigt.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Verringern der Menge des in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoffs gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt. Dieser Betrieb wird als eine Routine durchgeführt, die durch die ECU 30 nach jedem vorbestimmten Zeitintervall ausgeführt wird.
  • In 5 stellen die Schritte 501 bis 509 die gleichen Betriebe wie die Schritte 201 bis 209 in 2 dar. In diesem Ausführungsbeispiel schreitet ebenfalls dann, wenn die Betriebsart nicht von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis durch die Schritte 501 bis 509 geändert wird, die Routine sofort zu einem Schritt 523 weiter, bei dem die Betriebsart in Abhängigkeit von der Zielbetriebsart M1 und der vorliegenden Betriebsart M0 geändert wird.
  • Wenn die Betriebsart von dem mageren Luftkraftstoffverhältnisbetrieb zu dem fetten Luftkraftstoffverhältnisbetrieb durch die Schritte 501 bis 509 geändert werden muss, schreitet die Routine zu einem Schritt 511 weiter, bei dem berechnet wird, wie viele Male die Sekundärkraftstoffeinspritzung von der Zielbetriebsart M1 und der vorliegenden Betriebsart M0 auf der Grundlage der Anzahl der Zyklen ausgeführt werden kann, die zum Schalten von M0 zu M1 erforderlich sind, und wird die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung für ein mal aus der Anzahl der Male damit berechnet, mit der die Sekundärkraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, und der vorliegenden gespeicherten Menge des Sauerstoffs OSC. Die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung wird als eine Menge berechnet, die allen Sauerstoff verbrauchen kann, der von den SCs 5a und 5b abgeführt wird, und zum Aufrechterhalten eines fetten Luftkraftstoffverhältnisses in dem Abgas an der stromabwärtigen Seite der SCs 5a und 5b.
  • Nachdem die Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung berechnet ist, wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung bei den Schritten 513 bis 521 ausgeführt, bis das Ändern der Betriebsart beendet ist. In diesem Fall wird ferner bei den Schritten 521 und 523 der Betrieb zu dem Spitzenanfettungsbetrieb (Schritt 521) parallel zu der Sekundärkraftstoffeinspritzung geschaltet und wird das Schalten der Betriebsart gemäß der vorliegenden Betriebsart M0 und der Zielbetriebsart M1 durchgeführt. Wenn das Schalten der Betriebsart bei Schritt 513 oder 521 beendet ist, wird bei dem Schritt 513 beurteilt, dass das Ändern der Betriebsart beendet ist, und wird die Sekundärkraftstoffeinspritzung beendet.
  • Als Nächstes wird nachstehend ein Verfahren zum Schätzen der Menge OSC des in den SCs 5a und 5b gespeicherten Sauerstoffs beschrieben, das zum Berechnen der Menge der Sekundärkraftstoffeinspritzung in dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Menge des Sauerstoffs OSC, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, aus dem Luftkraftstoffverhältnis AF des Abgases an dem Einlass der SCs 5a und 5b, das durch die Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b erfasst wird, und aus der Massendurchflussrate GA der Luft (Gramm/Sekunde) berechnet, die durch den Verbrennungsmotor aufgenommen wird.
  • Auf Grund der O2-Speicherfähigkeit des Katalysators, wie früher beschrieben ist, wird ein Überschuss des Sauerstoffs in dem Abgas durch die SCs 5a und 5b aufgenommen, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in die SCs 5a und 5b einströmt, sich auf der mageren Seite des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses befindet, und wird der absorbierte Sauerstoff von den SCs 5a und 5b abgeführt, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in die SCs 5a und 5b einströmt, an der fetten Seite des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses ist. In jenem Fall wird daher das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an dem Auslass der SCs 5a und 5b nahezu das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis. Daher entspricht die Menge des Sauerstoffs, der durch die SCs 5a und 5b absorbiert wird oder von dem SCs 5a und 5b abgeführt wird, die Menge des Sauerstoffs, die notwendig ist, damit das Abgas des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis annimmt.
  • Wenn die Masse der Luft, die zum Ausbilden des Abgases mit dem Luftkraftstoffverhältnis AF durch Verbrennen des Kraftstoffs einer gegebenen Menge F erforderlich ist, mit GA bezeichnet wird, gilt dann GA = AF × F. Ferner gilt dann, wenn die Masse der Luft, die notwendig zum Ausbilden des Abgases mit dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis ST durch Verbrennen des Kraftstoffs mit der gleichen Menge F ist, mit GA' bezeichnet wird, dann GA' = ST × F. Wenn die Sauerstoffkonzentration in der Luft AO2 ist, ist dann die Menge (das Gewicht) des Sauerstoffs, die in der Luft des Gewichts GA und GA' enthalten ist, AO2 × GA beziehungsweise AO2 × GA'. Die Menge des Sauerstoffs, die nämlich zum Ausbilden des Abgases mit dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis ST durch Verbrennen des Kraftstoffs einer gegebenen Menge F notwendig ist, wird durch AO2 × GA' = AO2 × ST × F ausgedrückt. Andererseits wird die Menge des Sauerstoffs zum Ausbilden des Abgases mit einem Luftkraftstoffverhältnis AF durch Verbrennen des Kraftstoffs der gleichen Menge durch AO2 × GA = AO2 × AF × F ausgedrückt. Daher wird die Menge des Sauerstoffs, die zum Umwandeln des Abgases mit dem Luftkraftstoffverhältnis AF zu dem Abgas mit dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis, insbesondere die Menge des Sauerstoffs, die durch die SCs 5a und 5b absorbiert wird, wenn AF > ST gilt, (AO2 × GA) – (AO2 × GA') = AO2 × F × (AF – ST). Da F = GA/AF gilt, wird die Menge des abgeführten und absorbierten Sauerstoffs AO2 × GA × (AF – ST)/AF = AO2 × GA (ΔAF/AF), wobei ΔAF = (AF – ST) gilt. Das Symbol GA stellt die Durchflussrate der Luft pro Zeiteinheit (Sekunden) dar. Wenn AF > ST gilt, wird Sauerstoff mit einer Menge von AO2 × GA × (ΔAF/AF) durch den Katalysator pro Zeiteinheit absorbiert, während der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, und vergrößert sich die Menge des Sauerstoffs OSC, die in dem Katalysator gespeichert wird, um AO2 mit GA × (ΔAF/AF) (wenn AF < ST gilt, nimmt ΔAF ein negatives Zeichen an und verringert sich die Menge des Sauerstoffs OSC, die in dem Katalysator gespeichert ist).
  • Wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases AF ist und die Massendurchflussrate der aufgenommenen Luft GA ist, wird daher eine Änderung der Menge des Sauerstoffs OSC, der in dem SCs 5a und 5b pro Zeit Δt gespeichert wird, als AO2 × GA × (ΔAF/AF) × Δt ausgedrückt. In der Praxis wird jedoch eine Änderung von OSC durch die Abführrate des Sauerstoffs aus dem Katalysator beeinträchtigt. Daher wird eine praktische Änderung des OSC als AO2 × GA × (AF/AF) × Δt × K ausgedrückt (wobei K ein Korrekturkoeffizient auf der Grundlage der Absorptionsrate oder Abfuhrrate des Sauerstoffs ist). In der Praxis wird ferner die Rate der Absorption oder Abfuhr des Sauerstoffs durch die Katalysatortemperatur beeinflusst und steigt mit der Erhöhung der Katalysatortemperatur an. Darüber hinaus unterscheidet sich die Rate in Abhängigkeit davon, ob der Sauerstoff absorbiert oder abgeführt wird; insbesondere ist die Rate der Absorption des Sauerstoffs größer als die Rate der Abfuhr des Sauerstoffs. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Änderung des OSC pro Zeiteinheit Δt durch die folgenden Formeln in Abhängigkeit davon ausgedrückt, wann Sauerstoff absorbiert wird (AF ≥ ST) und wann Sauerstoffsensor abgeführt wird (AF < ST).
  • Wenn absorbiert wird (AF ≥ ST): AO2 × GA × (ΔAF/AF) × Δt × A,
  • Wenn abgeführt wird (AF < ST): AO2 × GA × (ΔAF/AF) × Δt × B,
    wobei A und B Korrekturkoeffizienten sind, die durch die Absorptionsrate oder Abfuhrrate des Sauerstoffs und die Katalysatortemperatur bestimmt werden.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Berechnen der Menge der des in den SCs 5a und 5b gespeicherten Sauerstoffs gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt. Dieser Betrieb wird als eine Routine, die durch die ECU 30 ausgeführt wird, bei einem vorbestimmten Intervall entsprechend Δt durchgeführt, wie vorstehend erwähnt ist. In diesem Betrieb wird eine Änderung der Menge des Sauerstoffs OSC, der in den SCs 5a und 5b pro Zeit Δt gespeichert wird, durch die Anwendung der vorstehend erwähnten Formeln berechnet und wird die Menge der Änderung von dem Start des Verbrennungsmotors integriert, um die vorliegende Menge des Sauerstoffs OSC zu schätzen, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist.
  • In dem Betrieb von 6 wird zuerst das Luftkraftstoffverhältnis AF des Abgases an dem Einlass der SCs 5a und 5b, die Massendurchflussrate GA der Luft, die durch den Verbrennungsmotor aufgenommen wird, und die Temperatur TCAT des SCs 5a und 5b bei einem Schritt 601 eingelesen. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases als ein Durchschnittswert der Luftkraftstoffverhältnisse des Abgases aufgefunden, die durch die Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b an den Einlassanschlüssen der SCs 5a und 5b erfasst werden. Die Massendurchflussrate GA der aufgenommenen Luft wird als Produkt der Menge des Kraftstoffs (Menge der Kraftstoffeinspritzung), die zu dem Verbrennungsmotor pro Zeiteinheit gefördert wird, und dem Luftkraftstoffverhältnis AF des Abgases berechnet. Die Temperatur TCAT der SCs 5a und 5b kann durch Anordnen von Temperatursensoren an den Katalysatorbetten gemessen werden. Alternativ kann eine Beziehung zwischen der Last an dem Verbrennungsmotor (Menge der Kraftstoffeinspritzung), der Drehzahl und der Abgastemperatur im Voraus herausgefunden werden und kann die Abgastemperatur auf der Grundlage der Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge (Last an dem Verbrennungsmotor) und der Drehzahl berechnet werden, so dass TCAT durch die Abgastemperatur angenähert wird.
  • Nachdem AF, GR und TCAT eingelesen sind, wie vorstehend beschrieben ist, wird bei einem Schritt 603 beurteilt, ob AF ≥ ST gilt (ST ist das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis) oder nicht. Wenn AF ≥ ST gilt, absorbiert der Abgasreinigungskatalysator gerade Sauerstoff und steigt die gespeicherte Menge des Sauerstoffs OSC an. Bei einem Schritt 605 wird daher der Korrekturkoeffizienten A aus der Rate der Absorption von Sauerstoff von den SCs 5a und 5b und der Katalysatortemperatur TCAT berechnet. Bei einem Schritt 607 wird die gespeicherte Menge des Sauerstoffs OSC erhöht um (AO2 × GA × (ΔAF/AF) × Δt × A). Dann wird bei einem Schritt 609 der Wert von OSC auf OSCmax eingerichtet, wenn der Wert von OSC nach der Erhöhung einen Maximalwert OSCmax übersteigt. Hier stellt OSCmax eine Maximalmenge des Sauerstoffs (Sättigungsmenge) dar, die in dem SCs 5a und 5b gespeichert ist.
  • Wenn andererseits AF < ST bei dem Schritt 603 gilt, führen die SCs 5a und 5b gerade Sauerstoff ab. Daher wird der Korrekturkoeffizienten B bei einem Schritt 613 auf der Grundlage der Rate der Abfuhr von Sauerstoff und der Katalysatortemperatur TCAT berechnet. Bei einem Schritt 615 wird der Wert von OSC erhöht um (AO2 × GA (ΔAF/AF) × Δt × B) (in diesem Fall gilt ΔAF < 0 und daher verringert sich OSC). Bei den Schritten 617 und 619 wird der Wert von OSC durch einen Minimalwert 0 begrenzt und endet der diesmalige betrieb. Bei dem Start des Verbrennungsmotors wird der Anfangswert von OSC bei den Schritten 607 und 615 auf OSCmax eingestellt. Wenn der Verbrennungsmotor anhält, werden die SCs 5a und 5b der freien Luft ausgesetzt (mageres Luftkraftstoffverhältnis) und werden mit Sauerstoff gesättigt.
  • Durch die Verwendung der Menge des Sauerstoffs OSC, der in dem Katalysator gespeichert ist, wie sie durch den Betrieb von 6 geschätzt wird, wird die Menge des Kraftstoffs, die für den Betrieb zum Verringern der Menge des Sauerstoffs notwendig ist, der in den SCS 5a und 5b gespeichert ist, berechnet. In den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen wird daher der Betrieb zum korrekten Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs ausgeführt und wird ungereinigtes NOx nicht von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 zum dem Zeitpunkt abgeführt, wenn der Verbrennungsmotorbetriebsart von einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zu einem fetten Luftkraftstoffverhältnis geändert wird.
  • Als Nächstes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben, wie die Sättigungssauerstoffmenge OSCmax der SCs 5a und 5b zu korrigieren ist, die für den Betrieb von 6 verwendet wird. In den Betrieb von 6 kann die gespeicherte Menge des Sauerstoffs OSC unter der Annahme berechnet werden, dass die Sättigungssauerstoffmenge OSCmax ein geeigneter vorbestimmter Wert ist. Genauer ist es jedoch erwünscht, den Wert von OSCmax in Abhängigkeit von der Verschlechterung des Katalysators zu korrigieren. Die O2- Speicherfähigkeit des Katalysators verringert sich, wenn der Katalysator sich verschlechtert, und eine maximale Sauerstoffmenge (Sättigungsmenge) OSCmax, die von dem Katalysator gespeichert werden kann, verringert sich ebenfalls. In diesem Fall wird daher der Verschlechterungszustand des Katalysators unterschieden und wird der Wert von OSCmax in Abhängigkeit von dem Verschlechterungszustand korrigiert.
  • Zuerst wird nachstehend ein Verfahren zum Unterscheiden des Verschlechterungszustands des Katalysators beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Verschlechterungszustand des Katalysators auf der Grundlage der Menge der Ausgangsansprechkurve der Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b an der stromaufwärtigen Seite der SCs 5a und 5b und der Länge der Ausgangsansprechkurve des Luftkraftstoffverhältnissensors 31 an der stromaufwärtigen Seite des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators 7 beurteilt.
  • Die 7(A) und 7(B) stellen allgemeine Wellenformen der Ausgänge VOM des Luftkraftstoffverhältnissensors dar, der an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators vorgesehen ist, und den Ausgang VOS des Luftkraftstoffverhältnissensors, der an der stromabwärtigen Seite des Katalysators vorgesehen ist, wenn das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis durch eine Rückführung gesteuert wird, so dass es das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis annimmt. 7(A) zeigt die Wellenformen, wenn der Abgasreinigungskatalysator eine große O2- Speicherfähigkeit hat, und 7(B) zeigt die Wellenformen, wenn sich die O2-Speicherfähigkeit verringert hat.
  • Wie in den 7(A) und 7(B) gezeigt ist, schwankt in einem Zustand, in dem das Verbrennungsmotorluftkraftstoffverhältnis durch eine Rückführung geregelt wird, so dass es das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis annimmt, das Verbrennungsmotorluftkraftstoffverhältnis (Abgasluftkraftstoffverhältnis) zwischen der fetten Seite und der mageren Seite innerhalb eines relativ kleinen Bereichs, wobei das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis eine Mitte bildet. Daher schwankt der Ausgang VOM des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite periodisch mit dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis als Mitte. Wenn hier der Katalysator eine ausreichend große O2-Speicherfähigkeit hat, wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases an dem Auslass des Katalysators auf einen Wert nahe dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis trotz der Tatsache aufrechterhalten, dass das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Katalysator strömt, mit einem gewissen Ausmaß mit dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis als Mitte schneidet. Wenn der Katalysator eine ausreichend große O2-Speicherfähigkeit hat, schwankt daher der Ausgang VOS des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromabwärtigen Seite nicht so sehr, wie in 7(A) gezeigt ist. Demgemäß wird die Länge entlang der Ausgangsansprechkurve VOS relativ klein. Wenn sich jedoch der Katalysator verschlechtert, verringert sich jedoch, da sich die O2-Speicherfähigkeit verringert, die Rate der Absorption oder der Abfuhr des Sauerstoffs des Katalysators und steigt das Luftkraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite als Reaktion auf die Schwankung des Luftkraftstoffverhältnisses an der stromaufwärtigen Seite. Demgemäß vergrößert sich die Länge LVOS der Ausgangsansprechkurve VOS des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromabwärtigen Seite mit einer Verringerung der O2-Speicherfähigkeit. In einem Zustand, in dem die O2-Speicherfähigkeit vollständig verloren gegangen ist, wie in 7(B) gezeigt ist, wird die Menge LVOS der Ausgangsansprechkurve VOS des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromabwärtigen Seite gleich der Menge LVOM der Ausgangsansprechkurve VOM des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite. Das Verhältnis LR (LR = LVOS/LVOM) der Länge LVOM der Ausgangsansprechkurve VOM des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite zu der Länge LVOS der Ausgangsansprechkurve VOS des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromabwärtigen Seite wird nämlich, während das Luftkraftstoffverhältnis durch die Rückführung geregelt wird, sehr viel kleiner als 1, nämlich wenn die O2-Speicherfähigkeit ausreichend groß ist und sich erhöht, so dass es 1 erreicht, wenn sich die O2-Speicherfähigkeit verringert. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Verhältnis LR der Länge der Ausgangsansprechkurve des Luftkraftstoffverhältnissensors 31 an der stromabwärtigen Seite zu der Länge der Ausgangsansprechkurve der Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a, 29b an der stromaufwärtigen Seite als Parameter verwendet, wenn die Verringerung der O2-Speicherfähigkeit der SCs 5a und 5b darstellt. Wenn der Verbrennungsmotor zwei Abgasreinigungskatalysatoren 5a, 5b und zwei Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a, 29b an der stromaufwärtigen Seite in diesem Ausführungsbeispiel hat, kann ein Durchschnittswert der Ausgänge der zwei Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b an der stromaufwärtigen Seite als Ausgang des VOM des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite verwendet werden, um die Länge VOM der Ausgangsansprechkurve zu berechnen. Oder die Länge der Ausgangsansprechkurve kann für jeden der Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b berechnet werden, und ein Durchschnittswert der zwei Ausgangsansprechkurvenlängen kann als die Länge LVOM der Ausgangsansprechkurve des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite verwendet werden.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Berechnen einer maximalen gespeicherten Menge des Sauerstoffs OSCmax unter Berücksichtigung der Verschlechterung der SCs 5a und 5b gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt. Dieser Betrieb wird als eine Routine, die durch die ECU 30 ausgeführt wird, bei jedem vorbestimmten Zeitintervall durchgeführt.
  • Wenn der Betrieb in 8 startet, wird bei einem Schritt 801 beurteilt, ob die Bedingungen zum Ausführen des Betriebs des Verschlechterungsparameters anhalten oder nicht. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Bedingungen bei dem Schritt 801, das der Verbrennungsmotor in der Betriebsart ➃ arbeitet (Einheitsgemischverbrennung mit stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis (Kraftstoff wird ein Mal in dem Ansaugtakt eingespritzt), und dass das Luftkraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a und 29b rückführgeregelt wird. Zum Verwenden des Verhältnisses LR der Längen der Ausgangsansprechkurven als Parameter zum Darstellen der O2-Speicherfähigkeit des Katalysators, die unter Bezugnahme auf die 7(A) und 7(B) beschrieben ist, muss das Verhältnis LR der Ausgangsansprechkurven in einem Zustand berechnet werden, in dem das Verbrennungsmotorluftkraftstoffverhältnis rückführgeregelt wird, um das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis anzunehmen.
  • Wenn die Bedingungen bei dem Schritt 801 erfüllt sind, werden die Ausgangsspannungen VOM der Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a, 29b an der stromaufwärtigen und die Ausgangsspannung VOS des Luftkraftstoffverhältnissensors 31 an der stromabwärtigen Seite bei einem Schritt 803 eingelesen. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Durchschnittswert der Ausgangsspannung der Sensoren 29a und 29b als VOM verwendet. Dann werden bei einem Schritt 805 die Länge LVOM der Ausgangsansprechkurve VOM des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite und die Länge LVOS der Ausgangsansprechkurve VOS des Luftkraftstoffverhältnissensors an der stromabwärtigen Seite berechnet als LVOM = LVOM + |VOM – VOMi-1| LVOS = LVOS + |VOS – VOSi-1|
  • Wobei VOMi-1 und VOSi-1 Werte von VOM und VOS sind, als der Betrieb zuletzt ausgeführt wurde, und werden bei einem Schritt 807 nach jeder Berechnung von LVOM und LVOS aktualisiert. In diesem Ausführungsbeispiel, wie in 9 gezeigt ist, wird nämlich ein Annäherungsbetrieb durchgeführt, um die integrierten Werte |VOM – VOMi-1| und |VOS – VOSi-1| als LVOM beziehungsweise LVOS zu verwenden.
  • Bei den Schritten 809 und 811 werden Betriebe zum Beurteilen der Dauern zum Berechnen der Längen der Ausgangsansprechkurven durchgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Integration von LVOM und LVOS durchgeführt, bis der Wert des Zählers CT, der um 1 bei jeder Ausführung des Betriebs erhöht wird, einen vorbestimmten Wert T errecht. Der vorbestimmte Wert T wird so eingestellt, dass die Summe der integrierten Dauer ungefähr das Mehrfache von 10 Sekunden wird.
  • Wenn die Dauer T bei dem Schritt 811 abgelaufen ist, wird das Verhältnis LR der Längen der Ausgangsansprechkurven als LR = LVOS/LVOM aus den Werten LVOM und LVOS berechnet, die innerhalb der Dauer integriert werden. Bei einem Schritt 815 wird ferner ein Korrekturkoeffizienten RD für OSCmax aus dem Verhältnis LR der Längen der Ausgangsansprechkurven (O2-Speicherfähigkeitsparameter) auf der Grundlage einer Beziehung aufgefunden, die im Voraus eingerichtet wurde. Bei einem Schritt 819 wird eine maximale Menge des Sauerstoffs OSCmax, die nun in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, als OSCmax gleich OSCmax × RD berechnet, wobei OSCmax0 eine maximale gespeicherte Menge des Sauerstoffs ist, wenn die SCs 5a und 5b relativ neu sind und überhaupt noch nicht verschlechtert sind.
  • 10 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen dem Verhältnis LR der Längen der Ausgangsansprechkurven und dem Korrekturkoeffizient RD zeigt, die zum auffinden des Korrekturkoeffizienten RD bei dem Schritt 817 in 8 verwendet wird. Wie in 10 gezeigt ist, wird der Wert des Korrekturkoeffizienten RD auf 1,0 in einem Zustand eingestellt, in dem der Katalysator nicht sehr verschlechtert ist (LR << 1,0), und verringert sich, wenn der Katalysator sich verschlechtert (wenn der Wert LR 1 erreicht).
  • Durch Einstellen der maximalen Länge des Sauerstoffs OSCmax, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, gemäß dem Grad der Verschlechterung des Katalysators, wie in 10 gezeigt ist, kann die Genauigkeit der Schätzung der Menge des Sauerstoffs OSC, der in den SCs 5a und 5b in den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen gespeichert ist, verbessert werden, und kann der Betrieb zum Verringern der gespeicherten Menge des Sauerstoffs in den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen genauer ausgeführt werden.
  • In den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen wird der Regenerationsbetrieb für den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator auf der Grundlage des Werts des NOx-Zählers CNOX bewirkt. Wenn daher der Wert des NOx-Zählers CNOX nicht korrekt mit der Menge des NOx übereinstimmt, die von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, wird der Regenerationsbetrieb nicht richtig ausgeführt und kann eine Verschlechterung des Abgases auftreten.
  • Bei dem in 1 gezeigten Verbrennungsmotor 1, wie vorstehend erklärt ist, sind die SCs 5a und 5b mit der O2-Speicherfähigkeit in den Abgasdurchgängen stromaufwärts von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 angeordnet. Wie vorstehend beschrieben ist, strömt daher dann, wenn das Abgas mit einem fetten Luftkraftstoffverhältnis von dem Verbrennungsmotor in die SCs 5a und 5b strömt, nachdem das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors von der mageren Seite zu der fetten Seite geändert wird, das Abgas mit einem Luftkraftstoffverhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 stromabwärts von den SCs 5a und 5b, solange Sauerstoff von den SCs 5a und 5b abgeführt wird; insbesondere kommt das Abgas mit dem fetten Luftkraftstoffverhältnis nicht sofort an dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 an. In der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses wird andererseits NOx mit einer sehr geringen Rate von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt. In der Praxis verringert sich daher die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, fast nicht, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses gehalten wird. In diesem Fall verringert sich, wenn der Wert des NOx-Zählers CNOX verringert wird, unmittelbar nachdem das Verbrennungsmotorbetriebsluftkraftstoffverhältnis fett geworden ist, dann der Wert des NOx-Zählers CNOX nicht wirklich von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt wurde, und wird der Wert von CNOX kleiner als die tatsächlich eingeschlossene Menge des NOx. Die Differenz zwischen der tatsächlich eingeschlossenen Menge des NOx und dem Wert des NOx-Zählers vergrößert sich mit einer Vergrößerung der Menge des Sauerstoffs, der in dem SCs 5a und 5b gespeichert ist.
  • Ein ähnliches Problem ergibt sich ebenso, wenn der Verbrennungsmotor von einem fetten Luftkraftstoffverhältnis zu einem mageren Luftkraftstoffverhältnis zurückkehrt. In diesem Fall wird Sauerstoff in dem Abgas durch die SCs 5a und 5b absorbiert, auch nachdem das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das in die SCs 5a und 5b einströmt, mager geworden ist. Daher wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, nachdem es durch die SCs 5a und 5b getreten ist, in der Nähe des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses gehalten, bis die SCs 5a und 5b mit Sauerstoff gesättigt sind. Demgemäß erhöht sich nur der Wert des NOx-Zählers, obwohl die Menge des NOx, das tatsächlich durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen wird, nicht ansteigt. In diesem Fall wird daher der Wert des NOx-Zählers größer als die tatsächliche eingeschlossene Menge von NOx. Die Differenz zwischen dem Wert des NOx-Zählers und der tatsächlichen eingeschlossenen Menge des NOx erhöht sich mit einer Vergrößerung der maximalen Menge des Sauerstoffs, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist. Da somit die Differenz zwischen dem Wert des NOx-Zählers CNOX und der tatsächlichen eingeschlossenen Menge des NOx auftritt, kann es schwierig werden, die Zeitabstimmung des Betriebs zum Abführen von NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 richtig einzustellen. Wenn beispielsweise der Wert des NOx-Zählers kleiner als die tatsächlich eingeschlossene Menge von NOx zu dem Zeitpunkt wird, wenn der Spitzenanfettungsbetrieb ausgeführt wird, da der Wert des NOx-Zählers sich nach unten auf einen vorbestimmten Wert verringert, obwohl NOx noch in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 während des Spitzenanfettungsbetriebs verbleibt, und wird der Spitzenanfettungsbetrieb unterbrochen. In diesem Fall wird die Absorption von NOx in einem Zustand wieder aufgenommen, in dem der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 seine Okklusionsfähigkeit auf einen ausreichenden Grad nicht wieder herstellt, und wird es schwierig, die Okklusionsfähigkeit von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator zu einem ausreichenden Grad einzusetzen. Wenn der Wert des NOx-Zählers größer als die wirklich eingeschlossene Menge des NOx während des Betriebs bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis wird, vergrößert sich ferner nur der Wert des NOx-Zählers bis zu einem vorbestimmten Wert, obwohl die Menge des NOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator eingeschlossen wird, in Wirklichkeit nicht so sehr ansteigt, und wird der Spitzenanfettungsbetrieb unerwünscht eingeleitet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das nachstehend beschrieben ist, verhindert ein Problem, das sich aus der Differenz zwischen dem Wert des NOx-Zählers und der in Wirklichkeit eingeschlossenen Menge NOx stammt.
  • (4) Viertes Ausführungsbeispiel
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Schätzen der okkludierten NOx-Menge gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieser Betrieb wird als eine Routine durchgeführt, die durch die ECU 30 bei einem vorbestimmten Intervall ausgeführt wird.
  • Wenn der Betrieb von 11 startet, werden die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Kraftstoffeinspritzmenge GI bei einem Schritt 1101 eingelesen. Dann wird bei einem Schritt 1103 beurteilt, ob das vorliegende Abgas von dem Verbrennungsmotor ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis erlangt hat, auf der Grundlage der Ausgabe VOM der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 29a und 29b an der stromaufwärtigen Seite, das heißt ob der Verbrennungsmotor 1 bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren an der stromaufwärtigen Seite vorgesehen, und eine Durchschnittsausgabe der Sensoren 29a und 29b wird als VOM verwendet.
  • Wenn der Betrieb bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem Schritt 1103 ausgeführt wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 1105 voran, in dem die NOx-Menge ANOX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 in der vorliegenden Verbrennungsmotorbetriebsbedingung absorbiert wird, pro Zeiteinheit (das heißt pro Zeitintervall zum Ausführen des Betriebs) berechnet wird. In diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben ist, wird die NOx-Menge ANOX, die pro Zeiteinheit absorbiert wird, gemessen und in dem ROM der ECU 30 in der Form einer numerischen Wertetabelle gespeichert, die die Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI und die Drehzahl NE verwendet. Bei dem Schritt 1105 wird die absorbierte NOx-Menge ANOX auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzmenge GI und der Drehzahl NE berechnet, die bei dem Schritt 1101 eingelesen werden.
  • Bei einem Schritt 1107 wird bestimmt, ob die Ausgabe VOS des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 31 an der stromabwärtigen Seite der SCs 5a und 5b einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht oder nicht. Wenn die VOS nicht dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Schritts 1107 entspricht, kann beurteilt werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 an der stromaufwärtigen Seite der SCs 5a und 5b einströmenden Abgase sich noch nicht zu der mageren Seite verändert hat, obwohl sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu der mageren Seite an der stromaufwärtigen Seite der SCs 5a und 5b aufgrund der Tatsache verändert hat, dass die SCs 5a und 5b noch Sauerstoff in dem Abgas absorbieren, nachdem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich von der fetten Seite zu der mageren Seite verändert hat. In diesem Fall ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 einströmt, nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, obwohl das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, und kein NOx durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 absorbiert wird. Daher schreitet die Routine direkt zu einem Schritt 1111 voran, ohne den Betrieb eines Schritts 1109 auszuführen. Andererseits sind, wenn die VOS einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem Schritt 1107 entspricht, die SCs 5a und 5b bereits mit Sauerstoff gesättigt, das heißt, dass die Absorption von Sauerstoff beendet ist und das Abgas eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 einströmt. In diesem Fall wird NOx tatsächlich durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 absorbiert, und die Routine schreitet zu dem Schritt 1109 voran, in dem die absorbierte NOx-Menge ANOX, die bei dem Schritt 1105 berechnet wird, zu CNOX hinzugefügt wird.
  • Das heißt, bei den Schritten 1107 und 1109 wird der Wert des NOx-Zählers durch Verhindern der Erhöhung des Werts des NOx-Zählers CNOX korrigiert, während Sauerstoff bis zu einer maximalen Menge absorbiert wird, die in den SCs 5a und 5b gespeichert wird.
  • Bei dem Schritt 1111 wird beurteilt, ob der Wert CNOX der vorstehend berechnet wird, einen vorbestimmten oberen Grenzwert α erreicht hat, wobei α ein Wert ist, der als α = CNOXMAX·K berechnet wird. CNOXMAX ist eine maximale NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, und K ist eine positive Konstante (K < 1, zum Beispiel K = 0.7).
  • Wenn CNOX ≥ α bei dem Schritt 1111 ist, wurde NOx durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator in erhöhten Mengen okkludiert. Daher muss NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt werden. Infolgedessen wird der Wert einer Spitzenanfettungsausführungsmarke XR mit 1 bei dem Schritt 1113 festgelegt, der Wert CNOX wird bei Schritten 1115 und 1117 so begrenzt, dass er nicht die maximale NOx-Okklusionsmenge CNOXMAX übersteigen kann, und dann endet der Betrieb. Wenn der Wert der Spitzenanfettungsausführungsmarke XR mit 1 festgelegt wird, wird irgendein Betrieb der Betriebe, die mit Bezug auf 2 bis 5 beschrieben sind, ausgeführt, um dadurch den Spitzenanfettungsbetrieb auszuführen. Bei den Schritten 1115 und 1117 wird der Wert CNOX durch CNOXMAX begrenzt. Das heißt, obwohl die Marke XR auf 1 festgelegt wird, kann der Spitzenanfettungsbetrieb nicht oft abhängig von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors ausgeführt werden, und die NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 okkludiert wird, kann oft einen maximalen Wert erreichen. Aufgrund des Einführens der vorstehend erwähnten Begrenzung kann der Wert CNOX, selbst unter derartigen Umständen mit der richtigen (tatsächlichen) okkludierten NOx-Menge in Übereinstimmung gebracht werden.
  • Andererseits wird, wenn die VOM bei Schritt 1103 einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, das heißt wenn der Verbrennungsmotor 1 bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufgrund des Spitzenanfettungsbetriebs oder aufgrund einer Veränderung in den Betriebsbedingungen betrieben wird, die NOx-Menge BNOX, die von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro einer Zeiteinheit abgeführt wird, bei dem Schritt 1119 berechnet. Die abgeführte NOx-Menge BNOX wird im Voraus ähnlich der vorstehend erwähnten absorbierten NOx-Menge ANOX gemessen und wird in dem ROM der ECU 30 in der Form einer numerischen Wertetabelle gespeichert, die die Kraftstoffeinspritzmenge GI und die Drehzahl NE verwendet. Bei dem Schritt 1119 wird die abgeführte NOx-Menge BNOX aus der Tabelle auf der Grundlage von NE und GI berechnet, die bei dem Schritt 1101 eingelesen werden.
  • Bei einem Schritt 1121 wird beurteilt, ob die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 31 an der stromabwärtigen Seite fett ist, das heißt ob Sauerstoff, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, vollständig abgeführt wird oder nicht, nachdem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich von mager zu fett verändert hat. Wenn die Ausgabe VOS bei dem Schritt 1121 nicht fett ist, wird Sauerstoff noch von den SCs 5a und 5b abgeführt, und es kann beurteilt werden, dass das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 einströmende Abgas noch nicht bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. In diesem Fall wurde NOx noch nicht von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt, und die Routine schreitet zu einem Schritt 1125 voran, ohne den Betrieb bei einem Schritt 1123 auszuführen.
  • Bei dem Schritt 1121 schreitet, wenn Sauerstoff vollständig von den SCs 5a und 5b abgeführt wurde und das Abgas, das ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 einströmt, die Routine zu dem Schritt 1123 voran, in dem der Wert des NOx-Zählers CNOX durch die abgeführte NOx-Menge BNOX verringert wird, die bei dem Schritt 1119 berechnet wird. Das heißt, bei den Schritten 1121 und 1123 wird der Wert des NOx-Zählers CNOX durch Verhindern des Betriebs zum Verringern des Werts des NOx-Zählers korrigiert, während Sauerstoff, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, vollständig abgeführt wird.
  • Bei einem Schritt 1123 wird beurteilt, ob der Wert CNOX, der wie vorstehend beschrieben verringert ist, kleiner als ein vorbestimmter Wert β (β = 0) ist oder nicht. Wenn CNOX ≤ β ist, wird betrachtet, dass NOx nahezu vollständig von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt wurde und durch die Reduktion aufgrund des Spitzenanfettungsbetriebs (oder des fetten Luft-Kraftstoff-Betriebs des Verbrennungsmotors aufgrund einer Veränderung in den Betriebsbedingungen) gereinigt wurde. Bei einem Schritt 1127 wird daher der Wert der Spitzenanfettungsausführungsmarke XR mit 0 festgelegt. Bei Schritten 1129 und 1131 wird der Wert CNOX so begrenzt, dass er nicht kleiner als 0 werden kann, und der Betrieb endet. Bei den Schritten 1129 und 1131 wird der Wert CNOX so begrenzt, dass er nicht kleiner als 0 werden kann. Das heißt, wenn der Betrieb bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängig von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors andauert, strömt das Abgas, das ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, weiter in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator ein, obwohl der Wert der Spitzenanfettungsausführungsmarke XR mit 0 festgelegt ist.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, wird verhindert, dass sich der Wert des NOx-Zählers CNOX vergrößert oder verringert, wenn Sauerstoff durch die SCs 5a und 5b aufgrund der O2-Speicherfähigkeit absorbiert wird oder von diesen abgeführt wird, und der Wert des NOx-Zählers wird bei allen Zeiten (Zeitpunkten) mit der NOx-Menge in Übereinstimmung gebracht, die tatsächlich durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 okkludiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird verhindert, dass sich der Wert des NOx-Zählers vergrößert oder verringert, wenn Sauerstoff durch die Scs 5a und 5b absorbiert wird oder von diesen abgeführt wird. In der Praxis wird jedoch NOx durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator bis zu einem gewissen Ausmaß absorbiert oder von diesem abgeführt, selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator einströmt, nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Anstelle des Verhinderns, dass sich der Wert des NOx-Zählers vergrößert oder verringert, kann daher der Wert des NOx-Zählers nur um einen kleinen Betrag vergrößert oder verringert werden, wenn Sauerstoff durch die SCs 5a und 5b absorbiert wird oder von diesen abgeführt wird.
  • Bei dem Schritt 1103 wird außerdem auf der Grundlage der Ausgabe VOM der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren an der stromaufwärtigen Seite der SCs 5a und 5b beurteilt, ob das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager oder fett ist. Es ist jedoch ferner zulässig, zu beurteilen, ob das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager oder fett ist, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (des Verbrennungsmotors, der durch den Beschleunigeröffnungsgrad ACCP und die Drehzahl NE bestimmt wird), ohne die Ausgabe VOM der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren zu verwenden.
  • (5) Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Nachstehend ist der Betrieb zum Schätzen der okkludierten NOx-Menge gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem vorstehend erwähnten vierten Ausführungsbeispiel wird eine Beendigung der Absorption oder Abführung von Sauerstoff aufgrund der O2-Speicherfähigkeit der SCs 5a und 5b auf der Grundlage der Ausgabe VOS des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 31 an der stromabwärtigen Seite der SCs 5a und 5b beurteilt. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch die gleiche Beurteilung mittels der Sauerstoffmenge OSC gemacht, die in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, ohne auf die Ausgabe VOS des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors an der stromabwärtigen Seite angewiesen zu sein.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, absorbieren und halten die SCs 5a und 5b Sauerstoff, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und führen Sauerstoff ab, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett ist. Die Sauerstoffmenge, die pro einer Zeiteinheit absorbiert oder abgeführt wird, wird durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases (insbesondere durch eine Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases und dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis) und die Strömungsrate des Abgases bestimmt. In diesem Ausführungsbeispiel werden daher die Sauerstoffmenge AOSC, die durch die SCs 5a und 5b pro einer Zeiteinheit während des Betriebs bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis absorbiert wird, und die Sauerstoffmenge BOSC, die von den SCs 5a und 5b während des Betriebs bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgeführt wird, im Voraus durch Verändern der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors gemessen und in dem ROM der ECU 30 in der Form einer numerischen Wertetabelle gespeichert, die die Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI und die Drehzahl NE verwendet. Auf der Grundlage des gleichen Betriebs, wie der zum Erhöhen oder Verringern des Werts des NOx-Zählers, berechnet die ECU 30 die absorbierte Sauerstoffmenge AOSC und die abgeführte Sauerstoffmenge BOSC auf der Grundlage der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen mittels der numerischen Wertetabelle und erhöht und verringert die gespeicherte Sauerstoffmenge OSC, um die Sauerstoffmenge zu schätzen, die in den SCs 5a und 5b gespeichert ist. Wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen der mageren Seite und der fetten Seite verändert, wird die Beendigung einer Absorption oder Abführung von Sauerstoff durch die SCs 5a und 5b auf der Grundlage der gespeicherten Sauerstoffmenge OSC beurteilt.
  • Anstelle des vorstehend erwähnten Verfahrens der gespeicherten Sauerstoffmenge ist es ferner zulässig, die gespeicherte Sauerstoffmenge OSC mittels der Methode zum Berechnen der gespeicherten Sauerstoffmenge (6) in dem vorstehend erwähnten dritten Ausführungsbeispiel zu berechnen.
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Schätzen der okkludierten NOx-Menge gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt. Dieser Betrieb wird als eine Routine durchgeführt, die durch die ECU 30 nach jedem vorbestimmten Zeitintervall ausgeführt wird. Wenn der Betrieb von 12 startet, werden die Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI und die Verbrennungsmotordrehzahl NE bei einem Schritt 1201 eingelesen, und es wird bei einem Schritt 1203 beurteilt, ob das Abgas von dem Verbrennungsmotor ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis erlangt hat oder nicht, das heißt, ob der Verbrennungsmotor 1 bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, auf der Grundlage der Ausgabe VON der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren der stromaufwärtigen Seite.
  • Wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem Schritt 1203 betrieben wird, werden die NOx-Menge ANOX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro einer Zeiteinheit absorbiert wird, und die Sauerstoffmenge AOSC, die durch die SCs 5a und 5b absorbiert wird, bei einem Schritt 1205 auf der Grundlage der Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI und der Drehzahl NE mittels den numerischen Wertetabellen berechnet, die in dem ROM der ECU 30 gespeichert sind. Bei einem Schritt 1207 wird der Wert der gespeicherten Sauerstoffmenge OSC um die absorbierte Sauerstoffmenge AOSC erhöht. Bei einem Schritt 1209 wird beurteilt, ob der Wert der gespeicherten Sauerstoffmenge OSC, der somit erhöht ist, eine maximale gespeicherte Sauerstoffmenge OSCMAX erreicht hat. Wenn OSC ≥ OSCMAX ist, absorbieren die SCs 5a und 5b bereits Sauerstoff bis zu der maximalen gespeicherten Sauerstoffmenge OSCMAX (Sättigungsmenge), nachdem sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von der fetten Seite zu der mageren Seite verändert hat, und sie sind nicht mehr in der Lage, Sauerstoff in dem Abgas zu absorbieren. Bei einem Schritt 1211 wird daher der Wert OSC mit einem maximalen Wert OSCMAX festgelegt. In diesem Fall wird die Absorption von Sauerstoff durch die SCs 5a und 5b beendet, und das Abgas, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 an der stromabwärtigen Seite der SCs 5a und 5b einströmt, erlangt ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Da der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 NOx in dem Abgas absorbiert, wird der Wert des NOx-Zählers CNOX um die absorbierte NOx-Menge ANOX erhöht, die bei dem Schritt 1205 berechnet wird. Wenn andererseits OSC < OSCMAX bei dem Schritt 1209 ist, sind die SCs 5a und 5b noch nicht mit Sauerstoff gesättigt und absorbieren noch Sauerstoff in dem Abgas. Daher hatte das Abgas, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 einströmt, noch nicht ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis erlangt. Daher wird der Betrieb bei dem Schritt 1213 nicht ausgeführt, und der Wert des NOx-Zählers CNOX wird nicht erhöht.
  • Wenn der Wert des NOx-Zählers CNOX einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird die Spitzenanfettungsausführungsmarke XR festgelegt und der Wert CNOX wird auf die maximale okkludierte NOx-Menge CNOXMAX durch die Schritte 1215 bis 1221 begrenzt. Die Betriebe der Schritte 1215 bis 1221 sind die gleichen wie die Betriebe der Schritte 1111 bis 1117 von 11.
  • Wenn andererseits der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem Schritt 1203 betrieben wird, werden die NOx-Menge BNOX, die von dem NOX-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro einer Zeiteinheit abgeführt wird, und die Sauerstoffmenge BOSC, die von den SCs 5a und 5b abgeführt wird, bei einem Schritt 1223 auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzmenge GI und der Drehzahl NE mittels der numerischen Wertetabellen berechnet, die in dem ROM der ECU 30 gespeichert sind. Bei einem Schritt 1225 wird die gespeicherte Sauerstoffmenge OSC durch die abgeführte Sauerstoffmenge BOSC reduziert. Bei einem Schritt 1227 wird beurteilt, ob Sauerstoff, der in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, vollständig abgeführt wird. Wenn Sauerstoff vollständig von den SCs 5a und 5b (OSC ≤ 0) abgeführt wurde, hat das Abgas, das in den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 einströmt, bereits ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis erlangt, nachdem das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich von der mageren Seite zu der fetten Seite verändert hat, und der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 führt NOx ab. Bei einem Schritt 1229 wird daher der Wert OSC mit 0 festgelegt, und bei einem Schritt 1231 wird der Wert des NOx-Zählers CNOX um die abgeführte NOx-Menge BNOX verringert. Durch Schritte 1233 bis 1239 wird die Zeitabstimmung zum Beenden des Spitzenanfettungsbetriebs auf der Grundlage des Werts CNOX beurteilt, und anforderungsgemäß wird der Wert CNOX auf 0 begrenzt. Die Betriebe der Schritte 1233 bis 1239 sind die gleichen wie die Betriebe der Schritte 1125 bis 1131 von 11.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, wird die geschätzte NOx-Menge CNOX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 okkludiert wird, auf der Grundlage der Sauerstoffmenge korrigiert (Schritte 1209 bis 1213, Schritte 1227 bis 1231), die in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von der mageren Seite zu der fetten Seite oder von der fetten Seite zu der mageren Seite verändert. Es ist daher möglich, die NOx-Menge korrekt (richtig) zu schätzen, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 okkludiert wird.
  • (6) Sechstes Ausführungsbeispiel (nicht Teil der Erfindung)
  • Nachstehend ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem fünften Ausführungsbeispiel wird ein maximaler Wert OSC mit der maximalen Sauerstoffmenge (gesättigten Sauerstoffmenge) OSCMAX begrenzt, die in den SCs 5a und 5b zu dem Zeitpunkt eines Berechnens der Sauerstoffmenge gespeichert ist, die in den SCs 5a und 5b mittels der gespeicherten Sauerstoffmenge OSC (Schritt 1209 und 1211 in 12) gespeichert ist. In dem Betrieb von 12 kann die gespeicherte Sauerstoffmenge OSC mittels der gesättigten Sauerstoffmenge OSCMAX als ein geeigneter vorbestimmter Wert berechnet werden. Insbesondere ist es jedoch wünschenswert, OSCMAX abhängig von dem Verschlechterungsgrad des Katalysators wie in dem Fall des vorstehend erwähnten dritten Ausführungsbeispiels zu korrigieren. In diesem Ausführungsbeispiel wird daher der Wert OSCMAX abhängig von dem Verschlechterungsgrad des Katalysators korrigiert, wobei das Korrigieren auf das Verfahren angewiesen ist, das in dem vorstehend erwähnten dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, um die Sauerstoffmenge, die in den SCs 5a und 5b gespeichert ist, korrekter zu schätzen. Das Verfahren zum Erfassen des Verschlechterungsgrads des Katalysators und das Verfahren zum Korrigieren OSCMAX, das von dem Verschlechterungsgrad abhängig ist, sind die gleichen wie die, die mit Bezug auf 7 bis 10 beschrieben sind, und sind nachstehend nicht im Detail beschrieben.
  • (7) Siebtes Ausführungsbeispiel (nicht Teil der Erfindung)
  • Nachstehend ist ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem vorstehend erwähnten vierten Ausführungsbeispiel wird der Wert des NOx-Zählers CNOX begrenzt und kann eine maximale okkludierte NOx-Menge CNOXMAX nicht übersteigen, wenn NOx durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 absorbiert wird (Schritte 1115 und 1117 in 11, Schritte 1219 und 1221 in 12). Wenn der Wert CNOXMAX sich aufgrund der Verschlechterung des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 außerordentlich verschlechtert, kann daher die okkludierte NOx-Menge oft nicht korrekt geschätzt werden. Zum Beispiel kann, wenn die maximale okkludierte NOx-Menge CNOXMAX sich auf CNOXMAX' (CNOXMAX > CNOXMAX') verringert, der Wert des NOx-Zählers CNOX sich oft auf CNOXMAX jenseits von CNOXMAX' erhöhen, obwohl die NOx-Menge, die tatsächlich durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 okkludiert wird, nicht über CNOXMAX' erhöht wird. In 11 und 12 ist außerdem der Wert α zum Beurteilen des NOx-Zählers zum Starten des Spitzenanfettungsbetriebs als CNOXMAX × K gegeben. Jedoch kann, wenn die Zeitabstimmung zum Ausführen des Spitzenanfettungsbetriebs unter der Annahme beurteilt wird, dass CNOXMAX konstant ist, obwohl sich CNOXMAX tatsächlich verringert, sich die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludierte NOx-Menge erhöhen, um den NOx-Reinigungswirkungsgrad zu verschlechtern. In diesem Ausführungsbeispiel wird daher dieses Problem durch Unterscheiden (Diskriminieren) der Verschlechterung des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators 7 und durch Korrigieren der maximalen okkludierten NOx-Menge CNOXMAX abhängig von dem Verschlechterungsgrad gelöst.
  • Nachstehend ist ein Verfahren zum Unterscheiden des Verschlechterungsgrads des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators 7 beschrieben. Verschiedene Verfahren wurden zum Unterscheiden der Verschlechterung des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators 7 vorgeschlagen. Nachstehend ist ein Verfahren zum Unterscheiden der Verschlechterung aufgrund einer SOx-Verunreinigung beschrieben, die durch den Schwefel verursacht wird, der in dem Kraftstoff beinhaltet ist.
  • Der Kraftstoff eines Verbrennungsmotors beinhaltet Spurmengen von Schwefel, die gemeinsam mit dem Kraftstoff verbrennen, um SOx auszubilden. Wenn SOx in dem Abgas eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses existiert, absorbiert der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 auf der Grundlage des gleichen Mechanismus wie der des Absorbierers von NOx SOx und behält SOx in der Form von Sulfaten in dem Katalysator. Die Sulfate, die von dem NOx-Okklusions und Reduktionskatalysator gehalten werden, sind stabiler als Nitrate und sind nicht einfach von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator gemäß den Temperaturbedingungen abzuführen, in denen NOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt wird. Daher sammelt der NOx-Okklusions und Reduktionskatalysator allmählich Sulfate, und die maximale NOx-Menge CNOXMAX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, verringert sich um eine Menge, die durch die Sulfate angesammelt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird daher die maximale okkludierte NOx-Menge CNOXMAX abhängig von der SOx-Menge korrigiert, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, tritt die SOx-Verunreinigung auf, wenn der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 SOx absorbiert, das von dem Verbrennungsmotor emittiert wird. SOx-Menge, die durch den Verbrennungsmotor emittiert wird, verändert sich im Verhältnis zu der Kraftstoffmenge, die zu dem Motor pro einer Zeiteinheit gefördert wird. Infolgedessen wird die SOx-Menge ASOX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro einer Zeiteinheit absorbiert wird, als ASOX = GI·NE·L ausgedrückt, wobei GI die Kraftstoffmenge ist, die durch den Verbrennungsmotor eingespritzt wird, NE die Drehzahl ist, und L ein Koeffizient ist, der proportional zu der SOx-Konzentration in dem Kraftstoff ist. Das heißt, die absorbierte SOx-Menge ASOX verändert sich in Proportion zu der Menge von Schwefelkomponenten in dem Kraftstoff, der pro einer Zeiteinheit verbrannt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die SOx-Menge ASOX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro einer Zeiteinheit absorbiert wird, von der vorstehend erwähnten Formel auf der Grundlage der Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI und der Drehzahl NE berechnet, während der Verbrennungsmotor 1 bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, mittels eines SOx-Zählers CSOX ähnlich zu dem NOx-Zähler CNOX, um den Wert des SOx-Zählers CSOX zu erhöhen.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird außerdem SOx, das durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 absorbiert wird, von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt, wenn die Abgastemperatur TEX höher als eine geeignete Temperatur TD (eine Temperatur höher als eine Abgastemperatur während des normalen Spitzenanfettungsbetriebs) ist, während der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Die SOx-Menge BSOX die von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro einer Zeiteinheit abgeführt wird, ist eine Funktion des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und dessen Temperatur. In diesem Ausführungsbeispiel wird die abgeführte SOx-Menge BSOX im Voraus durch Betreiben des Verbrennungsmotors 1 bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemessen, während sich die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors verändern, und die Menge wird in dem ROM der ECU 30 in der Form einer numerischen Wertetabelle gespeichert, die die Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI, die Drehzahl NE und die Abgastemperatur TEX verwendet. Wenn der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird und die Abgastemperatur TD übersteigt, wird die abgeführte SOx-Menge BSOX mittels der Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI, der Drehzahl NE und der Abgastemperatur TEX berechnet, um die abgeführte SOx-Menge BSOX zu berechnen, und um den Wert des SOx-Zählers CSOX um BSOX pro einer Zeiteinheit zu verringern. Demgemäß gibt der Wert des SOx-Zählers CSOX die SOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 absorbiert wird, korrekt wieder. Außerdem kann, da die maximale NOx-Menge CNOXMAX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator gehalten wird, um eine SOx-Menge verringert, die durch den Katalysator 7 gehalten wird, der Wert CNOXMAX als CNOXMAX = CNOXMAX0 – CSOX ausgedrückt werden, wobei CNOXMAX0 eine maximale NOx-Menge ist, die durch einen neuen NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 okkludiert wird, der überhaupt kein SOx absorbiert.
  • 13 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb zum Einrichten einer maximalen okkludierten NOx-Menge CNOXMAX auf der Grundlage der absorbierten SOx-Menge darstellt, die vorstehend beschrieben ist. Dieser Betrieb wird durch die ECU 30 bei einem vorbestimmten Intervall durchgeführt.
  • Wenn der Betrieb von 13 startet, werden die Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI und die Drehzahl NE bei einem Schritt 1301 eingelesen, und die Verbrennungsmotorabgastemperatur TEX wird bei einem Schritt 1303 eingelesen. Die Abgastemperatur TEX kann mittels eines Abgastemperatursensors direkt erfasst werden, der in dem Abgasdurchgang angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Verhältnis zwischen den Betriebsbedingungen (Beschleunigeröffnungsgrad, Verbrennungsmotordrehzahl, Menge der Luft, die eingeführt wird, Einlassluftdruck, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Kraftstoffmenge, die zugeführt wird, und so weiter) und der Abgastemperatur eines tatsächlichen Verbrennungsmotors im Voraus gemessen, und die Abgastemperatur wird auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors auf der Grundlage dieses Verhältnisses berechnet.
  • Bei einem Schritt 1305 wird beurteilt, ob das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, auf der Grundlage der Ausgabe VOM der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren an der stromaufwärtigen Seite. Wenn der Verbrennungsmotor bei einem mageren Luft- Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 1309 voran.
  • Bei dem Schritt 1309 wird die SOx-Menge ASOX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator pro einer Zeiteinheit absorbiert wird, als ASOX = GI·NE·L berechnet. Bei einem Schritt 1311 wird der Wert des SOx-Zählers CSOX um die absorbierte SoO-Menge ASOX erhöht.
  • Der Betrieb bei einem Schritt 1313 wird zum Beurteilen der Zeitabstimmung zum Ausführen des SOx-Verunreinigungsregenerierungsbetriebs dient. In diesem Ausführungsbeispiel verändert sich, wenn die SOx-Menge CSOX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, einen vorbestimmten Wert γ erreicht, der Betrieb des Verbrennungsmotors zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Betrieb, so dass die Abgastemperatur TD übersteigt, und dass SOx von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator abgeführt wird. Das heißt, wenn CSOX ≥ γ bei dem Schritt 1313 ist, wird der Wert des SOx-Verunreinigungsregenerierungsbetriebsausführungsmerkers XS mit 1 bei einem Schritt 1315 festgelegt. Da der Wert des Merkers XS mit 1 festgelegt ist, wird der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben, wodurch verursacht wird, dass die Abgastemperatur TD übersteigt, welches auf einen (nicht dargestellten) separaten Betrieb angewiesen ist, der durch die ECU 30 ausgeführt wird.
  • Wenn andererseits der Verbrennungsmotor bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem Schritt 1305 betrieben wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 1317 voran, in dem beurteilt wird, ob die Abgastemperatur TEX die bei dem Schritt 1303 eingelesen wird, höher als die SOx- Abführungstemperatur TD ist. Wenn TEX ≤ TD wird SOx durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator nicht absorbiert, dennoch wird von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator kein SOx abgeführt, da die Temperatur niedrig ist. Wenn TEX < TD bei dem Schritt 1317 ist, schreitet daher die Routine zu einem Schritt 1329 voran, der nachstehend beschrieben wird, ohne dass sich der Wert des SOx-Zählers CSOX verändert.
  • Wenn TEX ≥ TD bei dem Schritt 1317 ist, wird die SOx-Menge BSOX, die von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 pro einer Zeiteinheit abgeführt wird, aus der numerischen Wertetabelle, die in dem ROM der ECU 30 gespeichert ist, auf der Grundlage der Verbrennungsmotorkraftstoffeinspritzmenge GI, der Drehzahl NE und der Abgastemperatur TEX berechnet. Bei einem Schritt 1321 wird der Wert des SOx-Zählers CSOX um BSOX verringert. In diesem Fall wird durch die Schritte 1323 bis 1327 der Wert CSOX so begrenzt, dass er keinen negativen Wert annehmen kann (Schritt 1325). Wenn CSOX 0 wird, wurde SOx vollständig von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 abgeführt. Daher wird der Wert des SOx-Verunreinigungsregenerierungsbetriebsausführungsmerkers XS bei dem Schritt 1327 auf 0 zurückgesetzt. Somit endet der SOx-Verunreinigungsregenerierungsbetrieb.
  • Nachdem der Wert des SOx-Zählers CSOX festgelegt wird, wie vorstehend beschrieben ist, wird eine maximale NOx-Menge CNOXMAX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator 7 okkludiert wird, bei einem Schritt 1329 als CNOXMAX = CNOXMAX0 – CSOX mittels einer maximalen okkludierten NOx-Menge CNOXMAX0 berechnet, wenn der Katalysator 7 neu ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird eine maximale NOx-Menge CNOXMAX, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, unter Betrachtung der Verschlechterung des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators 7 festgelegt, und der Betrieb zum Einrichten des NOx-Zählers des vorstehend erwähnten dritten, vierten und fünften Ausführungsbeispiels wird mittels CNOXMAX ausgeführt. Demgemäß gibt der Wert des NOx-Zählers CNOX die NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert wird, korrekt wieder.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Verschlechterung des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators mittels der Menge von Schwefelkomponenten in dem Kraftstoff unterschieden. Jedoch ist das Verfahren zum Unterscheiden der Verschlechterung des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators nicht darauf beschränkt, und beliebige andere Verfahren können vorgesehen sein, die in der Lage sind, eine Verringerung der maximalen okkludierten NOx-Menge korrekt zu berechnen, die durch eine Verschlechterung verursacht wird.

Claims (9)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder anforderungsgemäß einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, mit: einem Abgasreinigungskatalysator (5), der in einem Abgasdurchgang des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist, und der eine O2-Speicherfähigkeit hat; und einem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator (7), der in dem Abgasdurchgang an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators (5) angeordnet ist, um NOx in dem Abgas zu absorbieren, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und um das absorbierte NOx abzuführen, wenn sich die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas verringert hat, die Abgasreinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist eine NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung zum Schätzen der NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator (3) okkludiert wird, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (1); und eine NOx-Okklusionsmengenkorrektureinrichtung zum Korrigieren der okkludierten NOx-Menge, die durch die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung geschätzt wird, auf der Grundlage der Sauerstoffmenge, die in dem Abgasreinigungskatalysator (5) gespeichert ist, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert hat.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung die NOx-Menge, die von dem Verbrennungsmotor (1) ausgestoßen wird und durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator (7) absorbiert wird, und die NOx-Menge, die von dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator (7) abgeführt wird, auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (1) berechnet, wobei die geschätzte NOx-Menge, die durch den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator (7) okkludiert wird, durch die absorbierte NOx-Menge erhöht wird, wenn das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, und die geschätzte okkludierte NOx-Menge durch die abgeführte NOx-Menge verringert wird, wenn das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, um dadurch die NOx-Menge des Okklusions- und Reduktionskatalysators (7) zu schätzen.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2, wobei, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert hat, die Korrektureinrichtung den Betrieb zum Verringern der geschätzten NOx-Menge durch die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung von dem Zeitpunkt an, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert hat, bis zu dem Zeitpunkt verhindert, wenn Sauerstoff, der in dem Abgasreinigungskatalysator (5) gespeichert ist, vollständig von dem Abgasreinigungskatalysator abgeführt ist.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2, wobei, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert hat, die Korrektureinrichtung den Betrieb zum Verringern der geschätzten NOx-Menge durch die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung von dem Zeitpunkt an, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert hat, bis zu dem Zeitpunkt verhindert, wenn Sauerstoff in dem Abgasreinigungskatalysator (5) bis zu seiner maximalen Speichermenge gespeichert ist.
  5. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Korrektureinrichtung eine Speichersauerstoffmengenschätzeinrichtung zum Schätzen der Sauerstoffmenge, die in dem Abgasreinigungskatalysator (5) gespeichert ist, auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des einströmenden Abgases in den Abgasreinigungskatalysator (5) aufweist.
  6. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Korrektureinrichtung eine Speichersauerstoffmengenschätzeinrichtung zum Schätzen der Sauerstoffmenge, die in dem Abgasreinigungskatalysator (5) gespeichert ist, auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases aufweist, das durch den Abgasreinigungskatalysator (5) hindurch getreten ist, wenn sich das Verbrennungsmotorbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert hat.
  7. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 6, wobei die Speichersauerstoffmengenschätzeinrichtung eine Speichersauerstoffmengenkorrektureinrichtung zum Korrigieren der geschätzten gespeicherten Sauerstoffmenge auf der Grundlage des Verschlechterungsgrads des Abgasreinigungskatalysators aufweist.
  8. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen des Verschlechterungsgrads des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators (7) aufweist und die okkludierte NOx-Menge auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (1) und des Verschlechterungsgrads des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators (7) schätzt.
  9. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2, wobei die NOx-Okklusionsmengenschätzeinrichtung eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen des Verschlechterungsgrads des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators (7) aufweist und die okkludierte NOx-Menge auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (1) und des Verschlechterungsgrads des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators (7) schätzt.
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