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Dokumentenidentifikation DE60305361T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001344910
Titel Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
Anmelder Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota, Aichi, JP
Erfinder Tanaka, c/oToyota Jidosha K.K., Hiroshi, Toyota-shi, Aichi-ken, 471-8571, JP
Vertreter Tiedtke und Kollegen, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60305361
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.03.2003
EP-Aktenzeichen 030056030
EP-Offenlegungsdatum 17.09.2003
EP date of grant 24.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse F02D 41/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F02D 41/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F01N 3/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Reinigung einer Abgasemission von einer Brennkraftmaschine und insbesondere auf eine Vorrichtung, die eine wirksame Wiederherstellung einer ursprünglichen Abgasemissionsreinigungsfähigkeit eines Katalysators erlaubt, der zum Reinigung der Abgasemission der Brennkraftmaschine verwendet wurde, nachdem sich die Fähigkeit durch Absorption oder Adsorption von spezifischen Substanzen, die in der Abgasemission enthalten sind, verringert hat.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Als ein Beispiel eines NOx-Reinigungskatalysators, dessen Abgasemissionsreinigungsfähigkeit durch Absorption oder Adsorption von spezifischen Substanzen, die in der Abgasemission enthalten sind, gesenkt ist, ist ein NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator bekannt, der wahlweise Stickoxide (NOx), die in der Abgasemission enthalten sind, durch Adsorption und/oder Absorption des NOx einschließen und halten kann, wenn die Abgasemission, zu der der Katalysator exponiert ist, ein Kraftstoff mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat, und durch Verwenden einer Reduktionskomponente, die in der Abgasemission enthalten ist, das eingeschlossene NOx reduzieren kann, wenn die Abgasemission ein stöchiometrisches oder Kraftstoff fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat. Wie das NOx werden Schwefeloxide (SOx), die ebenso in der Abgasemission vorhanden sind, durch Adsorption oder Absorption in dem Nox-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen. Das SOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, kann jedoch nicht wie das NOx von dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator bei einer Temperatur nahe einer Reduktionstemperatur des NOx freigesetzt werden, sogar wenn die Abgasemission ein stöchiometrisches oder Kraftstoff fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat. Dementsprechend steigt die Menge des SOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, fortschreitend mit einer Erhöhung der kumulativen Betriebszeit der Brennkraftmaschine.

Eine Erhöhung der Menge des NOx, das durch den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen und gehalten ist, reduziert das Volumen eines Abschnitts des Katalysators, in dem das NOx eingeschlossen werden kann. In anderen Worten senkt die Erhöhung der Menge des SOx, das durch den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen und gehalten ist, die NOx-Einschluss-(Reinigungs-)fähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators, was eine Erhöhung der Menge an NOx verursacht, die nicht in dem Katalysator eingeschlossen wird und lediglich durch den Katalysator gelangt, und zwar eine Erhöhung der Menge an NOx, die in der Abgasemission zurückbleibt, die ohne eine Reinigung durch den Katalysator in die Atmosphäre abgegeben wird. In der vorliegenden Spezifikation ist ein Phänomen einer Reduktion der NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators durch Einschluss des SOx, d.h. ein Phänomen einer Reduktion der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators, als "SOx-Vergiftung" des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators bezeichnet. Und zwar wird der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator durch Adsorption oder Absorption von spezifischen Substanzen in der Form von Schwefeloxiden, die in der Abgasemission enthalten sind, vergiftet, so dass seine Abgasemissionreinigungsfähigkeit gesenkt ist.

Die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators, die durch Einschluss von SOx gesenkt worden ist, kann zu ihrer ursprünglichen Fähigkeit durch Freisetzen des eingeschlossenen SOx von dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators zurück erhöht werden. Um das eingeschlossene SOx von dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator freizusetzen, sollte der Katalysator jedoch behandelt werden, um die SOx-Vergiftung unter Bedingungen, die von diesen verschieden sind, die zur gewöhnlichen Reduktion von NOx durch den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator verwendet werden, zu entfernen. D.h., dass die Temperatur und die Abgasemission auf ein höheres Niveau als die Temperatur der gewöhnlichen NOx-Reduktion gesteigert werden muss, ebenso wie ein Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Abgasemission auf stöchiometrisch oder leicht kraftstofffett, wie in der gewöhnlichen NOx-Reduktion.

Die JP-A-6-66129 offenbart ein Beispiel einer Abgasemissionsreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die angeordnet ist, um eine derartige Behandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators zu bewirken, um die SOx-Vergiftung zu entfernen.

Die Abgasemissionsreinigungsvorrichtung, die in der vorstehend genannten Offenlegungsschrift offenbart ist, verwendet einen NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator, der in einem Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine angeordnet ist und der wahlweise NOx, das in der Abgasemission enthalten ist, durch Adsorption und/oder Absorption des NOx einschließen und halten kann, wenn die vorhandene Abgasemission ein kraftstoffmageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat, und das eingeschlossene NOx durch Verwenden einer Reduktionskomponente, die in der Abgasemission enthalten ist, reduzieren kann, wenn die vorhandene Abgasemission ein stöchiometrisches oder kraftstofffettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat. Die Vorrichtung ist angeordnet, um die Menge an Schwefeloxide (SOx), die in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator adsorbiert sind, abzuschätzen und die Behandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator zu initiieren, um die SOx-Vergiftung zu entfernen, wenn die abgeschätzte Menge an SOx, die in dem Katalysator absorbiert ist, auf eine vorgegebene obere Grenze erhöht ist. Diese SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung wird durch Aktivieren einer elektrischen Heizvorrichtung, die an dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator vorgesehen ist, und Ändern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor zugeführt wird, auf den stöchiometrischen Wert bewirkt, so dass der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator der Abgasemission ausgesetzt ist, die das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat. Entsprechend dieser Anordnung hat die Abgasemission, der der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator ausgesetzt ist, eine höhere Temperatur und ein niedrigeres Luft-Kraftstoff-Verhältnis als in dem normalen Betrieb der Abgasemissionsreinigungsvorrichtung, so dass die Schwefeloxide (SOx), die in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen sind, von dem Katalysator freigesetzt werden, wodurch die ursprüngliche NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators wieder hergestellt wird.

Die Vorrichtung, die in der vorstehend aufgeführten Offenlegungsschrift JP-A-6-66129 offenbart ist, hat jedoch einen Nachteil, dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators nicht effizient bewirkt werden kann.

Der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator mit einer gewissen Menge an SOx, das darin eingeschlossen ist, kann oder kann nicht abhängig von der Bedingung des Katalysators, z.B. der Betriebsbedingung des Motors, seine Funktion ohne ein Problem ausführen.

Zum Beispiel steigt die Rate (mg/s) einer Emission an NOx von einem Motor mit einer Erhöhung der Last, die auf den Motor wirkt. Daher kann, wenn der Motor mit einer verhältnismäßigen großen Last, die auf ihn wirkt, betrieben wird, der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator die Gesamtmenge an NOx, die in der Abgasemission enthalten ist, nicht entfernen, was eine Erhöhung der Menge an NOx, die nicht in dem Katalysator eingeschlossen wird und durch den Katalysator gelangt, verursacht, sogar wenn die Höhe der Reduzierung der NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators vergleichsweise klein ist, d.h., eine vergleichsweise kleine Menge an SOx in dem Katalysator eingeschlossen ist.

Wenn der Motor unter einer vergleichsweise niedrigen Last betrieben wird, ist die Menge der Emission des NOx von dem Motor verhältnismäßig klein. In diesem Fall kann daher der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator die Gesamtmenge an NOx, die in der Abgasemission enthalten ist, ausreichend entfernen, sogar wenn die Menge an SOx, die in dem Katalysator eingeschlossen ist, verhindern würde, dass der Katalysator eine ausreichend hohe NOx-Reinigungsfähigkeit hat, wenn der Motor unter einer vergleichsweise großen Last betrieben wird.

Somit kann der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator, der eine gewisse Menge an SOx hat, die darin eingeschlossen ist, unter einer unzureichenden NOx-Reinigungsfähigkeit im Betrieb des Motors bei einer vergleichsweise hohen Last leiden, aber eine ausreichend hohe NOx-Reinigungsfähigkeit in einem Betrieb des Motors bei vergleichsweise niedriger Last haben.

Die Vorrichtung, die in der vorstehend genannten Offenlegungsschrift JP-A-6-66129 offenbart ist, ist so angeordnet, dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators initiniert wird, wenn die Menge an SOx, die in dem Katalysator eingeschlossen ist, eine vorgegebene Grenze erreicht hat, die unabhängig von der Betriebsbedingung des Motors konstant gehalten ist. Aus diesem vorstehend beschriebenen Grund erlaubt diese Anordnung keine ausreichend hohe Effizienz der SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung.

Wenn die Grenze der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators, bei der die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators initiiert wird, auf einen vergleichsweise kleinen Wert gesetzt ist, der für einen Hochlastbetrieb des Motors geeignet ist, wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung unnötigerweise initiiert, sogar wenn der Katalysator gegenwärtig eine ausreichend hohe NOx-Reinigungsfähigkeit für den Motor, der bei einer vergleichsweise niedrigen Last für eine relativ lange Zeit betrieben wird, hat. Dies resultiert in einem Problem einer erhöhten Menge an Kraftstoffverbrauch durch den Motor.

Wenn die Grenze der NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators, bei der die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert wird, auf einen vergleichsweise hohen Wert gesetzt wird, der für einen Niedriglastbetrieb des Motors geeignet ist, wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung nicht initiiert, sogar nachdem die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators bei dem Motor, der mit einer vergleichsweise hohen Last betrieben wird, tatsächlich unzureichend geworden ist. Dies resultiert in einem fortlaufenden Betrieb des Motors mit einem verschlechterten Zustand der Abgasemission.

Die Druckschrift EP 1 174 600 A offenbart eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem NOx-Absorbens. Ferner behandelt diese Druckschrift das Vergiften des NOx-Absorbens und offenbart eine Wiederherstellungseinrichtung, um das vergiftete NOx-Absorbens wieder herzustellen. Gemäß dieser Druckschrift wird die Wiederherstellungsbehandlung gestartet, wenn durch eine ECU bestimmt ist, dass eine gewisse Menge an SOx und NOx in dem NOx-Absorbens absorbiert ist. Die Menge an SOx und NOx wird als eine Funktion der Last und der Drehzahl des Motors je Zeiteinheit berechnet. Mittels eines gespeicherten Datenkennfeld wird die Gesamtmenge an SOx und NOx, die durch das NOx-Absorbens absorbiert ist, berechnet, und wenn diese Menge einen gewissen Schwellwert überschreitet, wird eine Wiederherstellungsbehandlung gestartet.

Die Druckschrift EP 0 943 786 A2 offenbart eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem NOx-Katalysator, der fähig ist, NOx zu speichern. Gemäß dieser Druckschrift soll eine Information über die Bedingung des NOx-Katalysators in Bezug auf die Menge an gespeichertem NOx durch Verwenden unterschiedlicher Parameter der Brennkraftmaschine erreicht werden. Um die gewünschte Information zu erhalten wird vorgeschlagen, die Temperatur des Abgases zu erfassen und die NOx-Emission zu überwachen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend diskutierten Probleme gemacht. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reinigung einer Abgasemission von einer Brennkraftmaschine, während eine Erhöhung der Menge eines Kraftstoffverbrauchs und eine Verschlechterung der Abgasemission des Motors verhindert wird, durch effizientes Bewirken einer Behandlung eines NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators zu erreichen, um eine SOx-Vergiftung von dem Katalysator zu entfernen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung ist eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die einen NOx-Reinigungskatalysator, der in einem Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist und betriebsfähig ist, um NOx, das in einer Abgasemission der Brennkraftmaschine enthalten ist, abzureinigen und, zusätzlich zu NOx, eine spezifische Substanz in der Abgasemission durch Adsorption oder Absorption der spezifischen Substanz zu halten, wobei eine NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Reinigungskatalysators, um das NOx abzureinigen, mit einer Erhöhung einer Menge der spezifischen Substanz, die durch den Katalysator gehalten wird, gesenkt wird, eine Vergiftungserfassungseinrichtung zum Erfassen der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Reinigungskatalysators, eine Vergiftungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob der NOx-Reinigungskatalysator mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, und eine Vergiftungsentfernungseinrichtung zum Befehlen von mindestens der Brennkraftmaschine hat, eine Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators zum Lösen (Freisetzen) der spezifischen Substanz von dem NOx-Reinigungskatalysator zu bewirken, wenn die Vergiftungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der NOx-Reinigungskatalysator mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergiftungsbestimmungseinrichtung die NOx-Reinigungsfähigkeit, die durch die Vergiftungserfassungseinrichtung erfasst wird, mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht, der mit einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine verändert wird.

Während die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand betrieben wird, in dem die Motorlast und Drehzahl vergleichsweise hoch sind, ist die Rate einer Generierung an NOx durch den Motor vergleichsweise hoch. In dieser Betriebsbedingung ist die Menge an NOx, die nicht durch den NOx-Reinigungskatalysator abgereinigt wurde und stromabwärts des Katalysators abgegeben wurde, vergleichsweise groß, sogar wenn der NOx-Reinigungskatalysator eine vergleichsweise hohe NOx-Reinigungsfähigkeit hat, während die Menge der spezifischen Substanz, die durch den Katalysator gehalten ist, vergleichsweise klein ist. In dem Hochlast/Hochdrehzahlbetriebszustand des Motors ist daher der vorstehend aufgeführte Schwellwert der NOx-Reinigungsfähigkeit verhältnismäßig klein gesetzt, so dass die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators ausgeführt wird, sogar wenn die NOx-Reinigungsfähigkeit weiterhin vergleichsweise hoch ist.

Während die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand betrieben wird, in dem die Motorlast und Drehzahl vergleichsweise gering sind, ist andererseits die Rate einer Generierung an NOx durch den Motor vergleichsweise niedrig. In dieser Betriebsbedingung kann der NOx-Reinigungskatalysator daher das NOx in der Abgasemission abreinigen, sogar wenn der NOx-Reinigungskatalysator eine vergleichsweise niedrige NOx-Reinigungsfähigkeit hat. In dem Niedriglast/Niedrigdrehzahlbetriebszustand des Motors wird der vorstehend aufgeführte Schwellwert der NOx-Reinigungsfähigkeit vergleichsweise groß gesetzt, so dass die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators nicht ausgeführt wird, bis die NOx-Reinigungsfähigkeit sich um einen erheblichen Betrag gesenkt hat.

Somit wird der Schwellwert, der verwendet wird, um die NOx-Reinigungsfähigkeit zu bestimmen, für jeden von unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gesetzt, so dass die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators nur bewirkt wird, wenn die Behandlung in der vorliegenden Betriebsbedingung des Motors notwendig ist. Dementsprechend erlaubt die vorliegende Erfindung, dass der NOx-Reinigungskatalysator effizient behandelt wird, um seine Vergiftung mit der spezifischen Substanz zu entfernen, während eine Erhöhung einer Verbrauchsmenge an Kraftstoff durch den Motor und eine Verschlechterung der Abgasemission von dem Motor verhindert wird.

In einer bevorzugten Form der Abgasemissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine in eine Vielzahl von verschiedenen Betriebszuständen geteilt, die durch entsprechende Kombinationen einer Menge einer Kraftstoffeinspritzung in der Brennkraftmaschine und einer Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine definiert sind, und der Schwellwert der NOx-Reinigungsfähigkeit wird für jeden der Vielzahl von verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gesetzt.

In einer vorteilhaften Anordnung der vorstehend aufgeführten bevorzugten Form der Abgasemissionsreinigungsvorrichtung erfasst die Vergiftungserfassungseinrichtung die NOx-Reinigungsfähigkeit auf der Basis einer Konzentration an NOx in der Abgasemission und die Vergiftungsbestimmungseinrichtung bestimmt, ob der NOx-Reinigungskatalysator mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, durch Vergleichen der Konzentration an NOx, die durch die Vergiftungsbestimmungseinrichtung erfasst ist, mit dem vorstehend aufgeführten Schwellwert.

In einer weiteren vorteilhaften Anordnung der bevorzugten Form der Abgasemissionsreinigungsvorrichtung erfasst die Vergiftungserfassungseinrichtung die NOx-Reinigungsfähigkeit auf der Basis einer Konzentration an NOx in der Abgasemission und die Vergiftungsbestimmungseinrichtung bestimmt durch Vergleichen eines Fettspitzenzeitintervalls zwischen benachbarten Fettspitzenbetrieben der Brennkraftmaschine, die jeweils bewirkt werden, wenn die Konzentration an NOx eine vorgegebene Grenze erreicht hat, mit einem vorgegebenen Intervall, das als der vorstehend aufgeführte Schwellwert verwendet wird.

In einer weiteren bevorzugten Form der Abgasemissionreinigungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wählt die Vergiftungsentfernungseinrichtung mindestens eine einer Vielzahl von unterschiedlichen Vergiftungsentfernungsbetrieben abhängig von der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine aus und befiehlt mindestens der Brennkraftmaschine, den ausgewählten des mindestens einen der Vielzahl von unterschiedlichen Vergiftungsentfernungsbetrieben auszuführen, um die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators zu bewirken.

In einer vorteilhaften Anordnung der bevorzugten Form der Abgasemissionreinigungsvorrichtung hat die vorstehend aufgeführte mindestens eine der Vielzahl von unterschiedlichen Vergiftungsentfernungsbetrieben mindestens eins von: einem Betrieb der Brennkraftmaschine bei einem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis; einem Betrieb, um einen Durchflussweg der Abgasemission durch das Abgassystem zu ändern, so dass eine Temperatur der Abgasemission, der der NOx-Reinigungskatalysator ausgesetzt ist, gesteigert wird; einem Zylinderblocksteuerbetrieb der Brennkraftmaschine, wobei mindestens eine einer Vielzahl von Gruppen von Zylindern der Brennkraftmaschine bei einem kraftstofffetten Luftkraftstoffverhältnis betätigt wird, während die anderen der Vielzahl von Gruppen bei einem kraftstoffmageren Luftkraftstoffverhältnis betätigt werden; und einem Nachkraftstoffeinspritzsteuerbetrieb der Brennkraftmaschine, wobei Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine nach einem Ansaughub der Zylinder eingespritzt wird.

In der Abgasemissionreinigungsvorrichtung gemäß der vorstehend aufgeführten bevorzugten Form des Aspekts der Erfindung wird mindestens einer der unterschiedlichen Vergiftungsentfernungsbetriebe ausgewählt, wenn die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators bewirkt wird. Wo der NOx-Reinigungskatalysator in der Form eines NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators mit der spezifischen Substanz in der Form von SOx vergiftet worden ist, sollte z.B. die Temperatur des Katalysators auf ein vorgegebenes Niveau oder höher, um das SOx von dem Katalysator freizusetzen, zum Entfernen der Vergiftung des Katalysators mit dem Sox, gesteigert werden. Zu diesem Zweck sind mehrere Methoden verfügbar, wie beispielsweise Steigern der Temperatur der Abgasemission, um hierdurch die Temperatur des Katalysators zu steigern, und Verbrennen von Kraftstoff an dem Katalysator, um hierdurch die Temperatur des Katalysators zu steigern. Diese Verfahren haben unterschiedliche Wirkungen eines Erhöhens der Temperatur des Katalysators und unterschiedliche Einflüsse auf den Betrieb des Motors und die Menge an Kraftstoffverbrauch durch den Motor. Wo der Motor bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur der Abgasemission betrieben wird, ist ein verhältnismäßig kleines Ausmaß einer Verzögerung der Zündzeitgebung des Motors ausreichend, um die Temperatur der Abgasemission auf ein Niveau zu steigern, das hoch genug ist, um die Temperatur des Katalysators auf ein Niveau zu steigern, das zum Bewirken der Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators geeignet ist. In diesem Fall hat die Vergiftungsentfernungsbehandlung einen kleinen Einfluss auf den Betrieb des Motors und die Höhe des Kraftstoffverbrauchs durch den Motor. Wo der Motor bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur der Abgasemission betrieben wird, ist andererseits die Verzögerung der Zündzeitgebung des Motors unzureichend, um die Temperatur des Katalysators auf das geeignete Niveau für die Vergiftungsentfernungsbehandlung zu erhöhen. In diesem Fall ist ein anderer Vergiftungsentfernungsbetrieb (z.B. ein Verbrennen von Kraftstoff an dem Katalysator) notwendig und die Vergiftungsentfernungsbehandlung hat einen verhältnismäßig großen Einfluss auf den Betrieb und die Kraftstoffverbrauchsmenge des Motors.

Somit kann die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators, die immer auf die gleiche Weise unabhängig von der spezifischen Betriebsbedingung des Motors bewirkt wird, in einer unzureichenden Wirkung der Vergiftungsentfernungsbehandlung resultieren oder eine Verschlechterung der Kraftstoffökonomie des Motors verursachen.

In der zweiten bevorzugten Form des vorstehend beschriebenen ersten Aspekts der Erfindung ist die Vergiftungsentfernungseinrichtung angeordnet, um mindestens einen Vergiftungsentfernungsbetrieb bei der Betriebsbedingung des Motors auszuwählen und auszuführen, eher als einen vorgegebenen Vergiftungsentfernungsbetrieb unabhängig von der Betriebsbedingung des Motors auszuführen, so dass die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators mit einem hohen Wirkungsgrad bewirkt werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Form der Abgasemissionreinigungsvorrichtung befiehlt die Vergiftungsentfernungseinrichtung mindestens der Brennkraftmaschine, die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators zu initiieren, wenn die Vergiftungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der NOx-Reinigungskatalysator der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, und wenn eine vorgegebene Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine eingerichtet ist, wobei die Vergiftungsentfernungseinrichtung der Brennkraftmaschine befiehlt, bei einem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis zu arbeiten, wenn die vorgegebene Betriebsbedingung nicht eingerichtet ist, während die Vergiftungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der NOx-Reinigungskatalysator mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist.

In einer vorteilhaften Anordnung der bevorzugten Form der Abgasemissionreinigungsvorrichtung wird die vorgegebene Betriebsbedingung eingerichtet, wenn eine Temperatur der Abgasemission höher als eine vorgegebene untere Grenze ist.

In der Abgasemissionreinigungsvorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Form der Erfindung wird die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators nicht unmittelbar, nachdem bestimmt ist, dass der NOx-Katalysator der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, initiiert, sondern wird nur, nachdem die vorgegebene Betriebsbedingung des Motors eingerichtet ist, initiiert. Z.B. sollte eine SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators, um das Vergiften des Katalysators mit eingeschlossenem SOx zu entfernen, bewirkt werden, während die Temperatur des Katalysators nicht geringer als eine vorgegebene untere Grenze ist. Wenn die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert wird, während die Temperatur der Abgasemission verhältnismäßig gering ist, ist eine verhältnismäßig große Menge an Energie erforderlich, um die Temperatur des Katalysators auf ein Niveau zu steigern, das zur SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung geeignet ist, mit einem Ergebnis einer Erhöhung der Höhe an Kraftstoffverbrauch durch den Motor. Wenn die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert wird, nachdem die Temperatur der Abgasemission auf ein hohes Niveau gesteigert worden ist, d.h., nachdem die Temperatur des Katalysators auf ein hohes Niveau gesteigert worden ist, ist die Menge an Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur des Katalysators auf das gewünschte Niveau zu steigern, verhältnismäßig klein, so dass der Betrag einer Erhöhung der Höhe eines Kraftstoffverbrauchs durch den Motor, um die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung zu bewirken, dementsprechend reduziert ist.

Daher ist es gewünscht, wenn die Temperatur der Abgasemission von dem Motor immer noch niedrig ist, die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Katalysators nur initiieren, nachdem die Temperatur der Abgasemission des Motors als ein Ergebnis einer Änderung der Betriebsbedingung des Motors gesteigert worden ist.

Da die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung bewirkt wird, nachdem die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators mit der SOx-Vergiftung gesenkt worden ist, kann das NOx in der Abgasemission nicht durch die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung gereinigt werden, wenn diese Behandlung initiiert wird, nachdem die Temperatur der Abgasemission des Motors ausreichend durch den fortlaufenden Betrieb des Motors bei einem kraftstoffmageren Luftkraftstoffverhältnis gesteigert worden ist. Angesichts dessen ist es gewünscht, den Motor bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis zu betreiben, bis die Temperatur der Abgasemission auf das gewünschte Niveau gesteigert worden ist, nachdem bestimmt ist, dass der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator mit SOx vergiftet worden ist. Während der Motor bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis betätigt wird, funktioniert der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator wie ein Dreiwegekatalysator, der drei Komponenten abreinigen kann, NOx, HC und CO in der Abgasemission, so dass die Temperatur des Katalysators auf das Niveau, das für die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung geeignet ist, durch Betätigen des Motors des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses gesteigert werden kann, während eine Verschlechterung der Abgasemission des Motors verhindert wird.

Gemäß der bevorzugten Form der Abgasemissionreinigungsvorrichtung, die vorstehend beschrieben ist, in der bei Bestimmung, dass der NOx-Katalysator mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, der Motor bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis betätigt wird, bis die vorgegebene Betriebsbedingung des Motors eingerichtet worden ist, kann die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Katalysators mit hoher Effizienz bewirkt werden, während eine Verschlechterung der Abgasemission von dem Motor verhindert wird.

In einer weiteren bevorzugten Form der Abgasemissionreinigungsvorrichtung ist die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine in eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen geteilt und der Schwellwert der NOx-Reinigungsfähigkeit ist für jede der Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gesetzt. Hier ist die spezifische Substanz SOx.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Das vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Signifikanz dieser Erfindung werden besser durch Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Berücksichtigung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen:

1 eine Ansicht ist, die ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, die auf eine Brennkraftmaschine für ein Automobilfahrzeug angewandt ist, darstellt;

2 ist eine Ansicht, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angibt;

3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens eines Abschätzens einer NOx-Reinigungsfähigkeit eines NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

4 ist eine Ansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens eines Abschätzens der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators zeigt;

5A und 5B sind Ansichten zum Erläutern einer Temperatursteuerung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators durch Steuern eines Abgasdurchgangsschaltventils in dem ersten Ausführungsbeispiel;

6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine darstellt, die in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, um eine SOx-Vergiftung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators zu bestimmen;

7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine darstellt, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ausgeführt wird, um die SOx-Vergiftung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators zu bestimmen; und

8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine darstellt, die in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, um die SOx-Vergiftung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators zu entfernen.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.

Zunächst Bezug nehmend auf die schematische Ansicht von 1 ist ein Teil eines Automobilfahrzeugs gezeigt, das eine Brennkraftmaschine hat und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt auf den Motor beinhaltet hat.

In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 die Brennkraftmaschine des Automobilfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 1, auf die das vorliegende Ausführungsbeispiel angewandt wird, ist ein Vierzylinder-Benzinmotor, der vier Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 hat. Die Zahl der Zylinder ist jedoch nicht auf vier begrenzt. Jeder Zylinder ist mit einem Kraftstoffinjektorventil (nicht gezeigt) vorgesehen, das darin für eine Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder eingebaut ist. Die vorliegende Brennkraftmaschine 1 ist über einen breiten Bereich eines Luftkraftstoffverhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemisches von einem kraftstoffmageren Verhältnis, größer als der stöchiometrische Wert, bis zu einem kraftstofffettem Verhältnis, niedriger als der stöchiometrische Wert, betriebsfähig.

Die vier Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 sind in zwei Gruppen gruppiert, die aus zwei Zylindern bestehen, die keine aufeinanderfolgende Zündzeitgebungen haben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel findet die Zündung in der Reihenfolge von dem ersten, dritten, vierten und zweiten Zylinder Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 2 statt und der erste und der vierte Zylinder Nr. 1 und Nr. 4 bilden eine erste Gruppe, während der zweite und der dritte Zylinder Nr. 2 und Nr. 3 eine zweite Gruppe bilden. Abgasanschlüsse der zwei Zylinder jeder Gruppe sind mit einem Abgaskrümmer verbunden, der mit einem Abgasdurchgang verbunden ist. Und zwar sind die Abgasanschlüsse der zwei Zylinder Nr. 1, Nr. 4 der ersten Gruppe mit einem ersten Abgaskrümmer 21a verbunden, der mit einem ersten Abgaszweigdurchgang 2a verbunden ist, während die Abgasanschlüsse der zwei Zylinder Nr. 2 und Nr. 3 der zweiten Gruppe mit einem zweiten Abgaskrümmer 21b verbunden sind, der mit einem zweiten Abgaszweigdurchgang 2b verbunden ist, wie in 1 gezeigt ist. In dem vorliegenden Motor 1 ist der erste und der zweite Abgaszweigdurchgang 2a, 2b mit entsprechenden Startkatalysatoren (nachstehend mit "SC" abgekürzt) 5a, 5b versehen, die Dreiwegekatalysatoren sind, die im Stand der Technik bekannt sind. Die zwei Abgaszweigdurchgänge 2a, 2b münden in einen gemeinsamen Abgasdurchgang 2 an ihren stromabwärtigen Enden, die stromabwärts des SC 5a, 5b angeordnet sind.

In 1 bezeichnen Bezugszeichen 29a und 29b Luftkraftstoffverhältnissensoren, die an dem entsprechenden ersten und zweiten Abgaszweigdurchgang 2a, 2b an der stromaufwärtigen Seite des entsprechenden Startkatalysators 5a, 5b angeordnet sind. Die Luftkraftstoffverhältnissensoren 29a, 29b generieren Ausgangssignale in der Form von Spannungssignalen korrespondierend zu dem Luftkraftstoffverhältnis einer Abgasemission von dem Motor 1 über einem weiten Bereich des Verhältnisses und die Ausgangssignale werden zum Steuern des Luftkraftstoffverhältnisses des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das zu dem Motor 1 zuzuführen ist, verwendet.

Der gemeinsame Abgasdurchgang 2, der mit den zwei Abgaszweigdurchgängen 2a, 2b verbunden ist, ist mit einem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 versehen, der wahlweise Stickoxide (NOx), die in der Abgasemission enthalten sind, durch Adsorption und/oder Absorption des NOx gehalten (eingeschlossen) werden können, wenn die Abgasemission zu der der Katalysator exponiert ist, ein kraftstoffmageres Luftkraftstoffverhältnis hat und fähig ist, das eingeschlossene NOx durch Verwenden einer Reduktionskomponente, die in der Abgasemission enthalten ist, zu reduzieren, wenn die Abgasemission ein stöchiometrisches oder kraftstofffettes Luftkraftstoffverhältnis hat.

Das Bezugszeichen 9b in 1 bezeichnet eine U-förmige Abgasleitung, die als ein kühlender Abgasdurchgang zum Senken der Temperatur der Abgasemission dient, die in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 strömt. Die U-förmige Abgasleitung 9b ist in eine U-Form gebogen und ist an ihren entgegengesetzten Enden an einem Einlassabschnitt des gemeinsamen Abgasdurchgangs 2 verbunden, durch den die Abgasemission in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eintritt, so dass die U-förmige Abgasleitung 9b die Form einer Schleife einnimmt.

An einer Verbindung 9 zwischen dem Einlassabschnitt 9a und der U-förmigen Abgasleitung 9b ist ein Umschaltventil 9c angeordnet, das zwischen einer ersten Position, bei der die Abgasemission durch die U-förmige Abgasleitung 9b in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 strömt, und einer zweiten Position betätigbar ist, bei der die Abgasemission direkt durch den Einlassabschnitt 9a in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 strömt. Wie nachstehend beschrieben ist, wird das Umschaltventil 9c zum Einstellen der Temperatur des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 verwendet.

Das Bezugszeichen 30 in 1 bezeichnet eine elektronische Steuereinheit (ECU) zum Bewirken von Grundsteuerungen des Motors 1, wie beispielsweise einer Kraftstoffeinspritzsteuerung und einer Zündzeitgebungssteuerung. Die ECU 30 ist ein bekannter Mikrocomputer, der einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nurlesespeicher (ROM) und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) eingebaut hat, die miteinander durch einen bidirektionalen Bus verbunden sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die ECU 30 angeordnet, um einen bekannten NOx-Reduktionsbetrieb auszuführen und eine SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 zu bewirken ebenso wie die vorstehend beschriebenen Grundsteuerungen zu bewirken. Der NOx-Reduktionsbetrieb wird ausgeführt, um das NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, im Ansprechen auf eine Erhöhung der Menge des NOx, das in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist, durch Betreiben des Motors 1 bei dem stöchiometrischen oder kraftstofffetten Luftkraftstoffverhältnis für eine verhältnismäßig kurze Zeit zu betreiben. Die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung wird wie nachstehend beschrieben bewirkt, um die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 wieder herzustellen, wenn die Fähigkeit durch Einschluss von NOx im Katalysator (durch SOx-Vergiftung) gesenkt worden ist.

Um die Steuerungen des Motors 1 zu bewirken und den NOx-Reduktionsbetrieb und die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators 7 auszuführen oder zu bewirken, hat die ECU 30 Eingangsanschlüsse zum Empfangen verschiedener Parameter, die für einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 kennzeichnend sind, wie beispielsweise eine Menge an Einlassluft, eine Betriebsdrehzahl, eine Temperatur eines Kühlwassers und ein Winkel einer Betätigung eines Gaspedals (ein Winkel eines Öffnens eines Drosselventils), die durch entsprechende Sensoren (nicht gezeigt) erfasst werden, und eine Temperatur TEX der Abgasemission, die in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eintritt, wobei die Temperatur TEX durch ein Ausgangssignal eines Abgasemissionstemperatursensors 9d repräsentiert ist, der an dem Einlassabschnitt 9a des gemeinsamen Abgasdurchgangs 2 angeordnet sind.

Die ECU 30 hat ferner Ausgangsanschlüsse, die mit den Kraftstoffeinspritzventilen und Zündkerzen (nicht gezeigt) verbunden sind, und einen Ausgangsanschluss, der mit einem Stellglied (nicht gezeigt) des vorstehend angezeigten Umschaltventils 9c verbunden ist, zum Steuern des Umschaltventils 9c.

Die vorliegende Erfindung verwendet einen NOx Sensor 10, der an einem Abschnitt des gemeinsamen Abgasdurchgangs 2 angeordnet ist, der an der stromabwärtigen Seite des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 gelegen ist. Der NOx Sensor 10 ist angeordnet, um die Konzentration an NOx zu erfassen, die in der Abgasemission enthalten ist, die durch den vorstehend angezeigten Abschnitt des gemeinsamen Abgasdurchgangs 2 strömt. Ein Ausgangssignal des NOx Sensors 10, das für die NOx-Konzentration kennzeichnend ist, wird zu der ECU 30 zugeführt. Der NOx Sensor 10, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist von der Bauart, die einen Reduktionskatalysator eingebaut hat und betriebsfähig ist NOx (NO, NO2), das in der Abgasemission enthalten ist, durch eine Reaktion NO → (1/2)N2 + (1/2)O2 oder NO2 → (1/2)N2 + O2 zu reduzieren und die Menge an Sauerstoff, die durch die Reduktion generiert wird, zu erfassen, um hierdurch die Konzentration des NOx in der Abgasemission zu berechnen.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 betriebsfähig, um NOx in der Abgasemission wahlweise einzuschließen, wenn die vorhandene Abgasemission ein kraftstoffmageres Luftkraftstoffverhältnis hat, und reduziert das eingeschlossene NOx in N2 durch Verwenden einer Reduktionssubstanz, die in der Abgasemission enthalten ist, wenn die Abgasemission ein stöchiometrisches oder kraftstofffettes Luftkraftstoffverhältnis hat. Die vorliegende Brennkraftmaschine ist über einen breiten Bereich des Luftkraftstoffverhältnisses von einem kraftstoffmageren Wert zu einem kraftstofffetten Wert betriebsfähig und wird gesteuert, um bei einem kraftstoffmageren Luftkraftstoffverhältnis in den meisten ihrer Betriebszustände mit Ausnahme eines Zustands mit einer verhältnismäßig hohen Last betrieben zu werden.

In einem Betrieb mit magerer Verbrennung des Motors 1 wird das NOx, das in der Abgasemission enthalten ist, die durch den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 strömt, in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen und somit von der Abgasemission entfernt. Wenn der Betrieb mit magerer Verbrennung weiter läuft, steigt die Menge an NOx, die in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, fortschreitend zu einer oberen Grenze (eine maximale Menge, die in dem Katalysator 7 eingeschlossen werden kann). Nachdem die Menge an NOx, die in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, die maximale Menge erreicht hat, d.h., nachdem der Katalysator mit dem NOx gesättigt worden ist und nicht länger NOx einschließen kann, gelangt das NOx in der Abgasemission lediglich durch den Katalysator 7 ohne Einschluss in dem Katalysator 7. Sogar bevor die maximale Einschlussmenge an NOx erreicht worden ist, ist die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 gesenkt oder reduziert, so dass die Menge an NOx, die durch den Katalysator 7 ohne Einschluss in dem Katalysator 7 gelangt, wenn das NOx in dem Katalysator 7 eingeschlossen wird, zu der maximalen Menge steigt. Dementsprechend wird die Abgasemission fortschreitend verschlechtert.

Die theoretische Maximalmenge an NOx-Einschluss in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 wird durch die Zusammensetzung und das Volumen des Katalysators 7 bestimmt. Angesichts dessen ist das vorliegende Ausführungsbeispiel angeordnet, um die Menge an NOx, die in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, während dem Betrieb mit magerer Verbrennung des Motors 1 abzuschätzen, und den Betrieb zu initiieren, um das NOx, das in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist, durch Ausführen eines sogenannten "Fettspitzen"-Betrieb des Motors 1 für einen kurzen Zeitraum zu reduzieren, wenn die abgeschätzte Menge an NOx auf ein vorgegebenes Verhältnis der theoretischen Maximalmenge an NOx-Einschluss gestiegen ist. In dem Fettspitzenbetrieb wird der Motor 1 bei dem stöchiometrischen oder kraftstofffettem Luftkraftstoffverhältnis betrieben.

Durch Ausführen des Fettspitzenbetriebs wird das NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, in der Form von N2 freigesetzt und die Menge an NOx-Einschluss wird nahezu Null, so dass die ursprüngliche NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 wieder hergestellt ist.

Die Abgasemission von dem Motor 1 enthält gewöhnlich ebenso Schwefeloxide (SOx), die als ein Ergebnis einer Verbrennung einer kleinen Menge an Schwefelbestandteilen, die in dem Kraftstoff und einem Schmieröl enthalten sind, das für den Motor verwendet wird, erzeugt werden. Wie das NOx wird das SOx in der Abgasemission in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 während dem Betrieb mit magerer Verbrennung des Motors 1 eingeschlossen und als SOx von dem Katalysator 7 während dem Fettspitzenbetrieb des Motors 1 freigesetzt. Obwohl das NOx in N2 bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur durch Senken des Luftkraftstoffverhältnisses auf den stöchiometrischen Wert oder geringer gesenkt werden kann, kann das SOx nicht von dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 freigesetzt werden, außer die Temperatur des Katalysators 7 ist höher als die Temperatur, bei der die NOx-Reduktion gewöhnlich stattfinden kann.

Dementsprechend kann im wesentlichen keine Menge an SOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, durch den Fettspitzenbetrieb des Motors 1 von dem Katalysator 7 freigesetzt werden, der gewöhnlich ausgeführt wird, um das eingeschlossene NOx zu reduzieren, so dass die Menge an SOx, die in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist, mit der Zeit steigt.

Bei dem Vorliegen von SOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, sinkt die maximale Menge an NOx, die in dem Katalysator 7 eingeschlossen werden kann, um eine Menge korrespondierend zu der Menge des SOx in dem Katalysator 7. In anderen Worten sinkt die maximale Menge an NOx, die gegenwärtig in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen werden kann, mit einer Erhöhung der Menge an SOx, das in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist. Dementsprechend wird, wenn die Menge an SOx, die in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, steigt, die NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 gesenkt, was eine Erhöhung des Verhältnisses an NOx, das nicht in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist und lediglich durch den Katalysator 7 durchgelangt, verursacht, so dass die Abgasemission, die von dem Abgasdurchgang 2 abgegeben wird, verschlechtert ist, sogar wenn die Menge des NOx, das in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist, verhältnismäßig klein ist. Wie vorstehend beschrieben ist, wird das Phänomen einer Reduzierung der NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 durch eine Steigerung an SOx, das in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist, als SOx-Vergiftung bezeichnet.

Wie nachstehend beschrieben ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel angeordnet, um die NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 zu erfassen und zu bestimmen, dass der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet, wenn die erfasste NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators 7 auf eine vorgegebene untere Grenze gesenkt ist. Bei Bestimmung, dass der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet, wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators 7 bewirkt, um das eingeschlossene SOx von dem Katalysator 7 freizusetzen.

Um das eingeschlossene SOx von dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 freizusetzen, muss die Temperatur des Katalysators 7 höher als die in dem gewöhnlichen Fettspitzenbetrieb zum Reduzieren des NOx gemacht werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 durch Erhöhen der Temperatur des Katalysators auf ein Niveau bewirkt, bei dem das SOx freigesetzt werden kann, während das Luftkraftstoffverhältnis der Abgasemission, die in den Katalysator 7 eintritt, bei dem stöchiometrischen Wert oder einem leicht kraftstofffetten Wert gehalten wird. Diese SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung erlaubt eine Wiederherstellung der ursprünglichen NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 und verhindert eine Verschlechterung der Abgasemission.

Die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung oder der SOx-Vergiftungsentfernungsbetrieb, die eine Änderung des Luft/Kraftstoff-Gemisches des Motors 1 zu einem kraftstofffetten Zustand und eine Steigerung der Temperatur der Abgasemission erfordern, resultieren in einer Erhöhung der erforderlichen Verbrauchsmenge des Kraftstoffes durch den Motor 1. In Bezug darauf ist es gewünscht, die Frequenz einer Ausführung der SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung zu minimieren. In der Vorrichtung, die in der Offenlegungsschrift JP-A-6-66129 offenbart ist, wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators jedes Mal bewirkt, wenn die abgeschätzte Menge an SOx, die in dem Katalysator eingeschlossen ist, auf eine vorgegebene konstante obere Grenze gestiegen ist. Da die konstante obere Grenze verwendet wird, gibt es ein Risiko, dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung unnötigerweise bewirkt wird.

Die NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators sinkt mit einer Erhöhung der Menge an NOx, das in dem Katalysator eingeschlossen ist. Wenn die Menge an NOx, die durch den Motor generiert wird, z.B. verhältnismäßig klein ist, ist der Katalysator fähig, die Abgasemission ausreichend zu reinigen, sogar wenn die NOx-Einschlussfähigkeit verhältnismäßig niedrig ist. Andererseits wird der Katalysator unfähig, die gesamte Menge an NOx in der Abgasemission einzuschließen, sogar bei einem kleinen Betrag einer Verringerung der NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators, wenn die Menge an NOx, die durch den Motor generiert wird, verhältnismäßig groß ist. Der Katalysator ist jedoch fähig, die gesamte Menge an NOx in der Abgasemission einzuschließen, sogar wenn die NOx-Einschlussfähigkeit verhältnismäßig niedrig ist, wenn die Menge an NOx, die durch den Motor generiert wird, verhältnismäßig klein ist.

Wenn die obere Grenze der Menge an SOx, bei der die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert wird, unabhängig von einer Änderung in der gegenwärtigen Betriebsbedingung des Motors gesetzt ist, z.B. bei einem Wert fixiert ist, der für eine Betriebsbedingung geeignet ist, in der die Menge an NOx, die durch den Motor generiert wird, verhältnismäßig groß ist, wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators bei Bestimmung initiiert, dass der Katalysator unter der SOx-Vergiftung leidet, sogar wenn der Katalysator immer noch fähig ist, ausreichend zu funktionieren, um das NOx einzuschließen, während eine Menge des NOx, das gegenwärtig durch den Motor generiert wird, verhältnismäßig klein ist.

Wenn die obere Grenze der Menge an SOx, bei der die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert wird, bei einem Wert fixiert ist, der für eine Betriebsbedingung geeignet ist, in der die Menge an NOx, die durch den Motor generiert wird, verhältnismäßig klein ist, wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung nicht initiiert, sogar wenn diese Behandlung erforderlich ist, während der Motor bei einer Bedingung betrieben wird, bei der die Menge an NOx, das generiert wird, verhältnismäßig klein ist. In diesem Fall wird das NOx nicht in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen und gelangt lediglich durch den Katalysator hindurch.

Die vorliegende Erfindung funktioniert, so dass ein Schwellwert in der Form der oberen Grenze der Menge an SOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, bei der die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung oder der SOx-Vergiftungsentfernungsbetrieb initiiert wird, entsprechend dem Betriebszustand des Motors 1 bestimmt wird (die Menge oder Rate einer Generierung an NOx durch den Motor 1), und so dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators bei Bestimmung initiiert wird, dass der Katalysator unter der SOx-Vergiftung leidet, wenn die abgeschätzte Menge an SOx, das in dem Katalysator eingeschlossen ist, gestiegen ist oder die somit bestimmte obere Grenze erreicht hat.

Diese Anordnung stellt sicher, dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators nur bewirkt wird, wenn es eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung der Abgasemission durch gegenwärtiges Senken der NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators relativ zu dem Betrieb des Motors gibt. Somit ist die vorliegende Anordnung wirksam, um eine unnötige Erhöhung der Verbrauchsmenge des Kraftstoffs durch den Motor 1 zu verhindern.

Es werden beispielhafte Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung hinsichtlich (1) der Bestimmung gemäß der Betriebsbedingung des Motors 1 des SOx-Vergiftungsschwellwerts (untere Grenze oder unterer Schwellwert der NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7, bei der/bei dem die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators 7 initiiert wird), (2) das Verfahren eines Bestimmens, dass der Katalysator 7 unter einer SOx-Vergiftung leidet, und (3) die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators 7 diskutiert.

(1) Bestimmung des SOx-Vergiftungsschwellwerts

Zunächst ist die Bestimmung des SOx-Vergiftungsschwellwerts gemäß der Betriebsbedingung des Motors 1 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Abgasemission, die von dem Katalysator 7 abgegeben wird, abhängig von der Betriebsbedingung des Motors 1 (die Rate einer Generierung an NOx durch den Motor) bei dem selben Ausmaß eine Verringerung der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators verschlechtert werden oder kann nicht verschlechtert werden.

Beispielsweise kann die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 durch ein Verhältnis (%) der Menge an NOx, das in N2 reduziert wird, in Bezug auf die Gesamtmenge an NOx, das in der Abgasemission enthalten ist, die in den Katalysator 7 strömt, repräsentiert werden. Alternativ kann die NOx-Reinigungsfähigkeit einfach durch die NOx-Konzentration (ppm) in der Abgasemission auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 repräsentiert werden.

Wo die NOx-Reinigungsfähigkeit durch das Verhältnis der Menge des reduzierten NOx repräsentiert ist, steigt die Rate (mg/s), bei der das nicht reduzierte NOx stromabwärts durch den Katalysator 7 hindurch gelangt, mit einer Erhöhung der Rate (mg/s), bei der das NOx mit der Abgasemission in den Katalysator 7 strömt. Daher ist, wenn der Motor 1 in einer Betriebsbedingung betrieben wird, in der die Rate eine Generierung des NOx verhältnismäßig niedrig ist, die Menge an NOx, das von dem Katalysator 7abgegeben wird, verhältnismäßig klein. Wenn der Motor 1 bei einer Betriebsbedingung betrieben wird, in der die Rate einer Generierung des NOx vergleichsweise hoch ist, kann die Menge an NOx, das von dem Katalysator 7 abgegeben wird, eine obere Grenze gemäß der Regulierung einer Gesamtemission überschreiten, sogar wenn die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 unverändert bleibt.

Wo die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 einfach durch die NOx-Konzentration (ppm) auf der stromabwärtigen Seite des Katalysators 7 repräsentiert ist, steigt die Menge an NOx, das von dem Katalysator 7 abgegeben wird, mit einer Erhöhung der Durchflussrate der Abgasemission durch den Katalysator 7, sogar wo die NOx-Konzentration auf der stromabwärtigen Seite des Katalysators 7 unverändert bleibt. Dementsprechend ist die Gesamtmenge an NOx, das von dem Katalysator 7 abgegeben wird, bei der Betriebsbedingung des Motors erhöht, bei der die Durchflussrate der Abgasemission vergleichsweise hoch ist.

Daher muss die zulässige untere Grenze der NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7, oberhalb der die gegenwärtige Menge an NOx, das von dem Katalysator 7 abgegeben wird, unterhalb einer gegebenen unteren Grenze gehalten ist, gemäß der Betriebsbedingung des Motors 1 bestimmt werden, wie beispielsweise die Menge einer Generierung an NOx und die Durchflussrate der Abgasemission.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bedingung des Betriebs mit magerer Verbrennung des Motors 1 in eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen Ai geteilt und die zulässigen untere Grenzwerte der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 werden für die entsprechenden Betriebszustände Ai bestimmt. 2 zeigt ein Beispiel der Betriebszustände Ai, wobei die Bedingung des Betriebs mit magerer Verbrennung des Motors 1 in einem zweidimensionalen Koordinatensystem definiert wird, in dem eine Last, die auf den Motor 1 (Kraftstoffeinspritzmenge QJ) wirkt, entlang der Ordinate genommen wird, während eine Betriebsdrehzahl NE des Motors 1 entlang der Abszisse genommen wird. Der Betriebsbereich mit magerer Verbrennung des Motors 1 in diesem Koordinatensystem ist in die Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszustände Ai geteilt, die durch entsprechende Kombinationen der Motorlast (QJ) und der Drehzahl NE definiert sind. Die Schwellwerte zum Bestimmen, ob die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 niedriger als die untere Grenze geworden ist, sind für die entsprechenden Betriebszustände Ai gesetzt. Es wird angemerkt, dass die Motorlast sich auf die Menge einer Generierung an NOx durch den Motor bezieht, so dass die Menge einer Generierung an NOx mit einer Erhöhung der Motorlast steigt, während sich die Motordrehzahl auf die Durchflussrate der Abgasemission bezieht, so dass die Durchflussrate der Abgasemission mit einer Erhöhung der Motordrehzahl steigt. Dementsprechend werden die Schwellwerte korrespondierend zu den unterschiedlichen Betriebszuständen Ai, die in 2 gezeigt sind, so bestimmt, dass der Schwellwert mit einer Erhöhung der Motorlast (Menge einer Generierung an NOx) und einer Erhöhung der Motordrehzahl (Durchflussrate der Abgasemission) sinkt. D.h., dass die Schwellwerte, die verwendet werden, um zu bestimmen, ob die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators 7 initiiert werden sollte oder nicht, in die positiven Richtungen der Ordinate und Abszisse des zweidimensionalen Koordinatensystems von 2 sinken, so dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung bewirkt wird, sogar wenn der Betrag einer Reduzierung der NOx-Reinigungsfähigkeit verhältnismäßig klein ist.

(2) Verfahren eines Bestimmens des SOx-Vergiftens

In der vorliegenden Erfindung wird eine Bestimmung, hinsichtlich dessen der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 unter einer SOx-Vergiftung leidet, auf der Basis des Ausmaßes einer Reduzierung der NOx-Reinigungsfähigkeit (NOx-Einschlussfähigkeit) des Katalysators 7 gemacht. Es sind nachstehend spezifische Beispiele des Verfahrens eines Schätzens der NOx-Reinigungsfähigkeit beschrieben. In dem Beispiel von 1 ist der NOx Sensor 10 an einem Abschnitt des gemeinsamen Abgasdurchgangs 2 angeordnet, der stromabwärts des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 gelegen ist. Auf der Basis der NOx-Konzentration in der Abgasemission, die durch den NOx Sensor 10 erfasst wird, wird die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 abgeschätzt. Zwei Beispiele des Verfahrens eines Abschätzens der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 auf der Basis des Ausgangs des NOx Sensors 10 sind beschrieben.

(2-1) Erstes Beispiel des Verfahrens eines Abschätzens der NOx-Reinigungsfähigkeit

Wie vorstehend beschrieben ist, wird der Fettspitzenbetrieb des Motors 1 jedesmal, wenn die Menge des eingeschlossenen NOx auf die vorgegebene obere Grenze gestiegen ist, ausgeführt, um das NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, zu reduzieren. Die Menge an NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, steigt mit einer Erhöhung der NOx-Konzentration stromabwärts des Katalysators 7 (nachstehend als "stromabwärtige Abgasemission" bezeichnet), sogar bevor der Katalysator 7 mit SOx vergiftet worden ist.

3 zeigt eine Änderung mit einer Zeit der NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission nach einem Fettspitzenbetrieb des Motors 1. Eine Kurve A in 3 zeigt eine Änderung in der NOx-Konzentration an, wenn der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 nicht unter der SOx-Vergiftung leidet, während eine Kurve B eine Änderung in der NOx-Konzentration anzeigt, wenn der Katalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet.

Wenn der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 nicht unter der SOx-Vergiftung leidet, ist die maximale Menge an NOx, die in dem Katalysator 7 eingeschlossen werden kann, verhältnismäßig groß. Der Fettspitzenbetrieb des Motors 1 in dieser Bedingung an einem Zeitpunkt RS, der in 3 angezeigt ist, verursacht die Reduzierung der Gesamtmenge an NOx, die in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist, so dass das meiste der NOx-Menge, die in der Abgasemission enthalten ist, die in dem nachfolgenden Magerverbrennungsbetrieb des Motors 1 generiert wird, in dem Katalysator eingeschlossen werden kann, wodurch die NOx-Konzentration in der stromabwärtigen Abgasemission auf einen minimalen Wert Amin, der in 3 angezeigt ist, beträchtlich gesenkt wird, wie durch die Kurve A gezeigt ist. Während dem nachfolgenden fortschreitenden Magerverbrennungsbetrieb, wird die NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 fortschreitend mit einer Erhöhung der Menge des eingeschlossenen NOx gesenkt und die NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission steigt mit der Zeit langsam, so dass die NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission bei einem verhältnismäßig niedrigen Wert bis zu dem nächsten Fettspitzenbetrieb des Motors 1 gehalten wird (bei einem Zeitpunkt RS', der in 3 angezeigt ist).

Wo der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet, wird die NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission gesenkt, nachdem der Fettspitzenbetrieb des Motors 1, wie durch die Kurve B gezeigt ist, gesenkt wird. Die Höhe der Wiederherstellung der NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators 7 durch den Fettspitzenbetrieb ist durch die SOx-Vergiftung jedoch vergleichsweise klein, so dass ein minimaler Wert Bmin der NOx-Konzentration RN (Punkt Bmin, der in 3 angezeigt ist) nach dem Fettspitzenbetrieb in diesem Fall, in dem der Katalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet, beträchtlich größer als der (Amin) in dem Fall ist, in dem der Katalysator 7 nicht unter der SOx-Vergiftung leidet. Ferner wird die NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators 7 während dem Magerverbrennungsbetrieb nach dem Fettspitzenbetrieb vergleichweise abrupt gesenkt, so dass die NOx-Konzentration RN mit einer hohen Rate steigt.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist angeordnet, um durch den NOx Sensor 10 die NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission während dem Magerverbrennungsbetrieb des Motors 1 zu erfassen und zu bestimmen, dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 unter die untere Grenze gesenkt worden ist, wenn der minimale Wert (Amin, Bmin) der NOx-Konzentration RN nach dem Fettspitzenbetrieb den Schwellwert KMIN überschritten hat, der durch den erfassten Betriebszustand Ai (2) des Motors 1 bestimmt wird, und wenn die gegenwärtig erfasste NOx-Konzentration RN größer als der Schwellwert KMAX ist, der ebenso durch den erfassten Betriebszustand Ai bestimmt ist (2).

Wie vorstehend beschrieben ist, werden die Schwellwerte KMAX und KMIN bestimmt, um mit einer Erhöhung der Motorlast und einer Erhöhung der Motordrehzahl zu sinken. Dementsprechend wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert, um eine Erhöhung der Menge an NOx, das von dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 abgegeben wird, zu verhindern, wenn die NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission verhältnismäßig niedrig ist, während die Rate einer Generation an NOx durch den Motor und/oder die Durchflussrate der Abgasemission verhältnismäßig hoch ist/sind. Während die Rate einer Generation an NOx und/oder die Durchflussrate der Abgasemission verhältnismäßig niedrig ist/sind, wird andererseits die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung nicht initiiert, bis die NOx-Konzentration RN auf einen verhältnismäßig hohen Wert gestiegen ist, so dass eine Erhöhung der Menge eines Kraftstoffverbrauchs durch den Motor durch unnötige SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung verhindert werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist angeordnet, um zu bestimmen, dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 auf unter die untere Grenze gesenkt worden ist, nur wenn beide von dem minimalen Wert der NOx-Konzentration RN nach dem Fettspitzenbetrieb und dem Istwert der NOx-Konzentration RN die Schwellwerte KMIN und KMAX überschritten haben, wie vorstehend beschrieben ist. Diese Anordnung ist beabsichtigt, um einen Einfluss einer Veränderung des Ausgangs des NOx Sensors 10 zu minimieren (eine Veränderung des Nullpunkts des Sensors).

Wenn der NOx Sensor an der stromaufwärtigen Seite des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 angeordnet ist, kann eine Bestimmung, dass die NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators unter die untere Grenze durch den Einschluss an NOx in dem Katalysator gesunken ist, gemacht werden, wenn die NOx-Konzentration, die durch den NOx Sensor erfasst wird, auf eine vorgegebene obere Grenze gestiegen ist. In diesem Fall kann der Fettspitzenbetrieb des Motors initiiert werden, wenn diese Bestimmung gemacht ist. Wenn die Bestimmung hinsichtlich dessen, ob die NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators unter die untere Grenze durch die SOx-Vergiftung gefallen ist, auf der Basis des Ausgangs des NOx Sensors, der an der stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, gemacht wird, wird der Fettspitzenbetrieb initiiert, bevor die NOx-Konzentration in der stromabwärtigen Abgasemission den Schwellwert KMAX erreicht hat, wenn der Fettspitzenbetrieb jedes Mal ausgeführt wird, wenn der Ausgang des NOx Sensors einen vorgegebenen Wert erreicht hat. In diesem Fall ist es schwierig, zu bestimmen, ob der Katalysator unter der SOx-Vergiftung leidet oder nicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem die SOx-Vergiftung auf der Basis des Ausgangs des NOx Sensors bestimmt wird, wird die Zeitgebung, bei der der Fettspitzenbetrieb initiiert wird, auf der Basis eines Ausgangs eines sogenannten "NOx-Zählers" und nicht auf der Basis des Ausgangs des NOx Sensors bestimmt.

Und zwar ist die ECU 30 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angeordnet, um die Menge einer Generierung an NOx je Zeiteinheit (mg/s) auf der Basis der Betriebsbedingung des Motors (z.B. Motorlast oder Kraftstoffeinspritzmenge und der Motordrehzahl) während seinem Magerverbrennungsbetrieb und entsprechend einer vorgegebenen Beziehung (experimentell erhalten) zwischen der Betriebsbedingung und der Höhe einer Generierung an NOx je Zeiteinheit und einer Erhöhung des NOx-Zählers um einen Betrag korrespondierend zu einem vorgegebenen Prozentsatz des berechneten Betrags einer Generierung an NOx je Zeiteinheit zu berechnen. D.h., dass berücksichtigt wird, dass der vorgegebene Prozentsatz der Menge an NOx, das je Zeiteinheit generiert wird, tatsächlich in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, so dass der Istzähler des NOx-Zählers die kumulative Menge an NOx, das in dem Katalysator eingeschlossen ist, repräsentiert. Die ECU 30 wird angeordnet, um den Fettspitzenbetrieb des Motors 1 zu initiieren, wenn der Zähler des NOx-Zählers auf einen vorgegebenen Wert erhöht worden ist (z.B. 60% der maximalen Menge an NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator in dem normalen Zustand eingeschlossen ist), um das eingeschlossene NOx zu reduzieren. Somit kann die Zeitgebung einer Initiierung des Fettspitzenbetriebs bestimmt werden, ohne den Ausgang des NOx Sensors zu verwenden.

(2-2) Zweites Beispiel des Verfahrens eines Abschätzens der NOx-Reinigungsfähigkeit

Das zweite Beispiel des Verfahrens des Abschätzens der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators auf der Basis des Ausgangs des NOx Sensors ist nachstehend beschrieben.

In dem ersten Beispiel, das vorstehend beschrieben ist, wird die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 auf der Basis der NOx-Konzentration in der Abgasemission auf der stromabwärtigen Seite des Katalysators 7 abgeschätzt, die durch den NOx Sensor 10 erfasst wird, aber die Abschätzung der Menge an NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, und die Bestimmung der Zeitgebung, bei der der Fettspitzenbetrieb des Motors 1 initiiert wird, werden unter Verwendung des NOx-Zählers gemacht.

Das vorliegende zweite Beispiel ist zu dem ersten Beispiel dahingehend, dass die Abschätzung der Menge an NOx, die in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, und die Bestimmung der Zeitgebung einer Initiierung des Fettspitzenbetriebs auf der Basis des Ausgangs des NOx Sensors 10 gemacht werden, und dahingehend verschieden, dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 auf der Basis eines Zeitintervalls zwischen den benachbarten Fettspitzenbetrieben abgeschätzt wird.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist das NOx, das in der Abgasemission während dem Magerverbrennungsbetrieb des Motors 1 enthalten ist, in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen, so dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 in dem Normalzustand mit einer Erhöhung der Menge an NOx, die in dem Katalysator 7 eingeschlossen ist, gesenkt wird. In dem vorliegenden Beispiel wird der Fettspitzenbetrieb initiiert, um das NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, zu reduzieren, wenn die NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission, die durch den NOx Sensor 10 erfasst wird, auf einen vorgegebenen Schwellwert RSN gestiegen ist.

Bevor irgendein Senken der NOx-Einschlussfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 durch die SOx-Vergiftung aufgetreten ist, kann die ursprüngliche NOx-Einschlussfähigkeit durch Ausführen des Fettspitzenbetriebs des Motors 1 vollständig wieder hergestellt werden. Nachdem die NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators 7 durch die SOx-Vergiftung gesenkt worden ist, kann die ursprüngliche NOx-Reinigungsfähigkeit durch den Fettspitzenbetrieb nicht vollständig wieder hergestellt werden.

4 zeigt eine Änderung mit der Zeit der NOx-Konzentration RN in der stromabwärtigen Abgasemission nach jedem Fettspitzenbetrieb. Eine Kurve A zeigt eine Änderung der NOx-Konzentration RN an, bei der der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 in dem normalen Zustand ist, während eine Kurve B eine Änderung der NOx-Konzentration RN anzeigt, in der der Katalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet.

Wie in 4 gezeigt ist, sinkt die NOx-Konzentration RN in der Abgasemission auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 unmittelbar nach dem Fettspitzenbetrieb des Motors 1 bei einem Zeitpunkt RS1 und steigt danach während dem fortschreitenden Magerverbrennungsbetrieb des Motors 1. Wenn die NOx-Konzentration RN auf einen Schwellwert RSN gestiegen ist, wird bei einem Zeitpunkt RS2 der nächste Fettspitzenbetrieb initiiert. Wo der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 in dem normalen Zustand ist (nicht unter der SOx-Vergiftung leidet), ist das Zeitintervall RST zwischen benachbarten Fettspitzenbetrieben vergleichsweise lang. Nachdem die NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators 7 durch die SOx-Vergiftung gesenkt worden ist, wird die Menge an NOx, die in dem Katalysator 7 eingeschlossen werden kann, reduziert, so dass der nächste Fettspitzenbetrieb, der dem Fettspitzenbetrieb an dem Zeitpunkt RS1 folgt, bei einem Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt RS2 initiiert wird. Und zwar ist das Zeitintervall RST zwischen den benachbarten Fettspitzenbetrieben verkürzt, wenn der Katalysator 7 mit SOx vergiftet ist.

In der vorliegenden Erfindung wird der Fettspitzenbetrieb jedes Mal bewirkt, wenn die NOx-Konzentration, die durch den NOx Sensor 10 erfasst wird, der stromabwärts des Katalysators 7 angeordnet ist, auf den vorgegebenen Schwellwert SN gestiegen ist. Ferner wird, wenn das gemessene Zeitintervall RST (4) zwischen den benachbarten Fettspitzenbetrieben kürzer als ein vorgegebener Schwellwert RST0i ist, bestimmt, dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 auf die untere Grenze durch die SOx-Vergiftung gesunken ist. Bei dieser Bestimmung wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators 7 initiiert.

Der Schwellwert RST0i, der verwendet wird, um zu bestimmen, dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert werden soll, wird für jeden (gewöhnlich auf einen unterschiedlichen Wert) der unterschiedlichen Betriebszustände Ai, die in 2 gezeigt sind, gesetzt, so dass der Schwellwert RST0i mit einer Erhöhung der Motorlast und einer Erhöhung der Motordrehzahl steigt. Dementsprechend wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung bewirkt, um eine Erhöhung der Menge an NOx, die von dem Katalysator 7 abgegeben wird, zu verhindern, sogar wenn das Zeitintervall RST zwischen den benachbarten Fettspitzenbetrieben vergleichszweise kurz ist, während die Rate einer Generierung an NOx durch den Motor und/oder die Rate eines Durchflusses der Abgasemission vergleichsweise hoch ist/sind. Während die Rate der Generierung an NOx und/oder die Durchflussrate der Abgasemission vergleichsweise niedrig ist/sind, wird andererseits die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung nicht bewirkt, bis das Zeitintervall RST durch eine vergleichsweise kurze Zeit verkürzt worden ist (da der Wert RST0i für derartige Motorbetriebsbedingungen niedriger ist). Diese Anordnung verhindert eine Erhöhung der Kraftstoffverbrauchsmenge durch den Motor 1 durch unnötige SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung.

In dem gegenwärtigen Betrieb des Motors 1 in einem Übergangszustand kann z.B. das Zeitintervall RST zwischen den benachbarten Fettspitzenbetrieben vorübergehend verkürzt sein, sogar wenn der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 in dem normalen Zustand ist. Angesichts diesem ist das vorliegende Ausführungsbeispiel angeordnet, um die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung zu bewirken, wenn die Zahl der aufeinanderfolgenden Fettspitzenzeitintervalle, die kürzer als der Schwellwert RST0i während. dem Magerverbrennungsbetrieb des Motors 1 sind, auf einen vorgegebenen Wert gestiegen sind. Diese Anordnung verhindert die unnötige SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung durch fehlerhafte Bestimmung der Notwendigkeit der Behandlung auf der Basis der vorübergehenden Verkürzung des Zeitintervalls RST.

(3) SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung

Die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 ist nachstehend beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert, wenn die SOx-Vergiftung des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 durch irgendeine der zwei vorstehend beschriebenen Methoden erfasst wird. Die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung ist eine Behandlung, um das SOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator eingeschlossen ist, freizusetzen, um hierdurch die ursprüngliche NOx-Reinigungsfähigkeit (NOx-Einschluss und Reduzierungsfähigkeit) des Katalysators wieder herzustellen.

Wie vorstehend beschrieben ist, wird diese SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung durch Senken des Luftkraftstoffverhältnisses der Abgasemission, die in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 strömt, auf den stöchiometrischen Wert oder niedriger bewirkt, während zur gleichen Zeit die Temperatur des Katalysators 7 auf ein Niveau (z.B. ungefähr 920°K oder ungefähr 650°C) gesteigert, bei dem das SOx freigesetzt wird.

Es wird angemerkt, dass die Temperatur des Katalysators 7 während dem Betrieb des Motors 1 nahezu gleich zu der der Abgasemission ist und daher abhängig von der Betriebsbedingung des Motors 1 variiert. Wenn der Motor 1 z.B. bei einer verhältnismäßig hohen Drehzahl und einer verhältnismäßig hohen Last betrieben wird, ist die Temperatur der Abgasemission verhältnismäßig hoch und die Temperatur des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 wird auf das vorstehend angezeigte Niveau gesteigert, bei dem das SOx freigesetzt wird. Bei diesem Zustand wird das Luftkraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das zu dem Motor 1 zugeführt wird, auf den stöchiometrischen Wert gesteuert, und die Zündzeitgebung des Motors 1 ist falls notwendig etwas verzögert. In diesem Fall kann die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung im wesentlichen ohne Einflüsse der Betriebsbedingung und der Kraftstoffökonomie des Motors 1 erreicht werden.

Wenn der Motor 1 bei einer verhältnismäßig geringen Drehzahl und einer verhältnismäßig geringen Last betrieben wird, ist andererseits die Temperatur der Abgasemission von dem Motor 1 verhältnismäßig niedrig, so dass die Temperatur des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 dementsprechend niedrig ist. In diesem Fall kann die Temperatur des Katalysators 7 nicht auf das Niveau, bei dem SOx freigesetzt wird, durch lediglich Steuern des Luftkraftstoffverhältnisses des Motors 1 auf den stöchiometrischen Wert und optional Verzögern der Zündzeitgebung des Motors erhöht werden. Es ist erforderlich, eine sogenannte "Zylinderblocksteuerung" oder eine sogenannte "Nachkraftstoffeinspritzsteuerung" zu bewirken. In der Zylinderblocksteuerung wird mindestens einer der Zylinder des Motors 1 in einem Zustand mit fetter Verbrennung bei einem kraftstofffetten Luftkraftstoffverhältnis betrieben, während der andere Zylinder oder die anderen Zylinder in einem Magerverbrennungsbetrieb bei einem kraftstoffmageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird/werden, so dass unverbrannter Kohlenwasserstoff, der in der Abgasemission enthalten ist, durch den Zylinder mit fetter Verbrennung oder die Zylinder mit fetter Verbrennung generiert wird, an dem Katalysator 7 mit Sauerstoff, der in der Abgasemission enthalten ist, die durch den Zylinder mit magerer Verbrennung oder die Zylinder mit magerer Verbrennung generiert wird, verbrannt wird. In der Nachkraftstoffeinspritzsteuerung wird eine zusätzliche Menge an Kraftstoff in jeden Zylinder während seinem Expansions- oder Abgashub eingespritzt, so dass unverbrannter Kraftstoff, der zu dem Katalysator 7 zugeführt wird, verbrannt wird. In diesem Fall wird die Betriebsbedingung des Motors 1 und die erforderliche Menge an Kraftstoffverbrauch durch den Motor 1 zu einem verhältnismäßig großen Ausmaß durch die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung beeinflusst.

Das heisst, wenn die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung immer auf die gleiche Weise unabhängig von der Betriebsbedingung des Motors 1 bewirkt wird, kann die SOx-Vergiftung des Katalysators 7 nicht zufriedenstellend entfernt werden oder die Betriebsbedingung des Motors 1wird durch die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung beträchtlich beeinflusst. Angesichts dessen ist das vorliegende Ausführungsbeispiel angeordnet, um die Art und Weise der SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung abhängig von dem spezifischen Betriebszustand Ai des Motors 1, der vorstehend durch Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, zu ändern.

Es sind nachstehend verschiedene Aspekte des SOx-Vergiftungsentfernungsbetriebs abhängig von dem Betriebsstand Ai des Motors 1 beschrieben.

(3-1) Stöchiometrischer Betrieb (stöchiometrischer Betrieb + Zündzeitgebungsverzögerung)

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Luftkraftstoffverhältnis des Motors 1 von einem kraftstoffmageren Wert auf einen stöchiometrischen Wert geändert und optional die Zündzeitgebung des Motors 1 leicht verzögert, wenn der Magerverbrennungsbetrieb des Motors 1 unter der höchsten Last oder bei der höchsten Drehzahl ausgeführt wird. In den Betriebszuständen Ai, in denen die Motorlast und/oder die Motordrehzahl verhältnismäßig hoch ist/sind, ist die Temperatur der Abgasemission sogar in dem Magerverbrennungsbetrieb des Motors 1 ziemlich hoch, so dass der Betrieb des Motors 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis zusätzlich zu der optionalen Zündzeitgebung erlaubt, dass die Temperatur der Abgasemission leicht auf ein Niveau gesteigert wird, bei dem die Temperatur des Katalysators 7 hoch genug ist, um das Freisetzen des SOx zu erlauben.

(3-2) Umschalten des Abgasdurchgangs

Wenn der Motor 1 in den Betriebszuständen Ai betrieben wird, in denen die Last und Drehzahl niedriger sind als diese, die vorstehend bei (3-1) beschrieben sind, kann die Temperatur des Katalysators nicht auf ein ausreichend hohes Niveau durch lediglich Betätigen des Motors bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis gesteigert werden. In diesem Fall wird das Umschaltventil 9c, das an dem Einlassabschnitt 9a des gemeinsamen Abgasdurchgangs angeordnet ist, der stromaufwärts des Katalysators 7 gelegen ist, auf die zweite Position umgeschaltet, bei der die Abgasemission von dem gemeinsamen Abgasdurchgang 2 direkt in den Katalysator 7 strömt, so dass die Abgasemission, die eine hohe Temperatur hat, die Temperatur des Katalysators 7 erhöht.

5A und 5B zeigen unterschiedliche Flüsse der Abgasemission abhängig von der gegenwärtig eingerichteten Position des Umschaltventils 9c. Das Umschaltventil 9c ist in der ersten Position von 5A platziert, wenn z.B. die Temperatur der Abgasemission immer noch unmittelbar nach dem Starten des Motors 1 niedrig ist. In dieser ersten Position strömt die Abgasemission von dem gemeinsamen Abgasdurchgang 2 direkt in den Katalysator 7, ohne durch die U-förmige Abgasleitung 9b zu strömen, so dass die Höhe des Falls der Temperatur der Abgasemission, die durch den Katalysator 7 strömt, verhältnismäßig klein ist und der Katalysator 7 kann in einer kurzen Zeit nach dem Starten des Motors 1 aufgewärmt werden.

Wenn die Temperatur der Abgasemission auf ein ausreichend hohes Niveau als ein Ergebnis des Aufwärmbetriebs des Motors 1 gesteigert werden kann, wird das Umschaltventil 9c zu der zweiten Position von 5B umgeschaltet, so dass die Abgasemission durch das Umschaltventil 9c geführt wird, um über ein Ende A der Abgasleitung 9b in die U-förmige Abgasleitung 9b gelassen zu werden. Die Abgasemission strömt dann durch die U-förmige Abgasleitung 9b und wird dann über das andere Ende B der Abgasleitung 9b in den Katalysator 7 gelassen. Als ein Ergebnis wird die Abgasemission durch Wärmeübertragung von der Wand der U-förmigen Abgasleitung 9b gekühlt, so dass die Abgasemission in den Katalysator 7 mit einer verhältnismäßig großen Betrag eines Abfalls seiner Temperatur strömt, wodurch der Katalysator 7 gegen Überhitzen geschützt wird.

Somit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Umschaltventil 9c zu der ersten Position von 5A in den Betriebszuständen Ai des Motors 1 umgeschaltet, in denen der Betrieb des Motors 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis nicht ausreichend ist, um die Temperatur der Abgasemission auf das gewünschte Niveau zu steigern. Als ein Ergebnis wird die Temperatur der Abgasemission, die in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 strömt, gesteigert, so dass es möglich ist, den Katalysator 7 auf das Niveau eines Freisetzens des SOx in den vorstehend angezeigten Betriebszuständen des Motors 1 zu erwärmen.

(3-3) Zylinderblocksteuerung

In den Betriebszuständen Ai, in denen die Motorlast und Drehzahl niedriger als in den Betriebszuständen Ai sind, in denen die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung durch Umschalten des Umschaltventils 9c zu der ersten Position von 5A bewirkt wird, wie vorstehend beschrieben ist, wird die Temperatur des Katalysators 7 durch die Zylinderblocksteuerung gesteigert, in der mindestens einer der Zylinder in einem Zustand mit fetter Verbrennung bei einem kraftstofffettem Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird, während der andere Zylinder oder die anderen Zylinder in einem Zustand mit magerer Verbrennung bei einem kraftstoffmageren Luftkraftstoffverhältnis betätigt wird/werden.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden der erste und der vierte Zylinder Nr. 1 und Nr. 4 eine Gruppe von Zylindern, während der zweite und der dritte Zylinder Nr. 2 und Nr. 3 eine andere Gruppe von Zylindern bilden, und diese zwei Gruppen von Zylindern werden mit den voneinander unabhängigen ersten bzw. zweiten Abgaskrümmer 21a, 21b verbunden. Wenn die Zylinderblocksteuerung für die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung bewirkt wird, wird eine der ersten und der zweiten Gruppe von Zylindern in dem Zustand mit fetter Verbrennung betrieben, während die andere Gruppe von Zylindern in dem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird. Als ein Ergebnis enthält eine kraftstofffette Abgasemission, die von der Gruppe von Zylindern abgegeben wird, die in dem Zustand mit fetter Verbrennung betrieben wird, eine verhältnismäßig große Menge von unverbrannten Kohlenwasserstoffbestandteilen, während eine kraftstoffmagere Abgasemission, die von der anderen Gruppe von Zylindern abgegeben wird, die in dem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird, eine verhältnismäßig große Menge an Sauerstoff enthält. Diese Abgasemissionen werden miteinander in dem gemeinsamen Abgasdurchgang 2 vermischt und ein Gemisch dieser Abgasemissionen ist eine Abgasemission, die ein Luftkraftstoffverhältnis nahe dem stöchiometrischen Wert hat, wobei sie beides enthält, den unverbrannten Kohlenwasserstoffbestandteil und den Sauerstoff in verhältnismäßig großen Mengen. Dieses Gemisch strömt in den NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7, so dass eine verhältnismäßig große Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffbestandteilen mit dem Sauerstoff reagiert (und verbrannt wird), wodurch die Temperatur des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 durch die Reaktionswärme gesteigert wird.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Katalysators 7 auf das Niveau des Freisetzens des SOx durch die Zylinderblocksteuerung gesteigert, wenn die Temperatur der Abgasemission vergleichsweise niedrig ist, während der Motor 1 unter einer vergleichsweise niedrigen Drehzahl unter einer vergleichsweise niedrigen Last betrieben wird.

(3-4) Nachkraftstoffeinspritzsteuerung

Die Temperatur des Katalysators kann sogar durch die Zylinderblocksteuerung in den Betriebszuständen Ai des Motors 1, in denen die Last und Drehzahl viel niedriger als vorstehend beschrieben sind, nicht auf das gewünschte Niveau gesteigert werden. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist angeordnet, um die Nachkraftstoffeinspritzung zum Steigern der Temperatur des Katalysators 7 zu bewirken, wenn die Motorlast und Drehzahl äußerst niedrig sind.

Die Nachkraftstoffeinspritzsteuerung ist ein Betrieb, um Kraftstoff in jeden Zylinder während seinem Expansions- oder Abgashub zusätzlich zu einem normalen Betrieb einzuspritzen, um den Kraftstoff während dem Magerverbrennungsbetrieb des Motors einzuspritzen. In dem Expansions- oder Abgashub ist die Temperatur innerhalb des Zylinders vergleichsweise niedrig, so dass der Kraftstoff, der während dem Expansions- oder Abgashub in den Zylinder eingespritzt wird, nicht verbrannt wird, sondern lediglich durch die Wärme der Abgasemission in unverbrannte Kohlenwasserstoffbestandteile verdampft wird. Während der Nachkraftstoffeinspritzsteuerung gibt daher jeder Zylinder eine Abgasemission ab, die ein kraftstoffmageres Luftkraftstoffverhältnis hat und eine große Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoff ebenso wie eine große Menge an Sauerstoff enthält. Als ein Ergebnis wird der unverbrannte Kohlenwasserstoff in der Abgasemission an dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 oxidiert (verbrannt), was eine große Wärmemenge generiert. Da der Kraftstoff, der in jeden Zylinder in der Nachkraftstoffeinspritzsteuerung eingespritzt wird, nicht innerhalb des Zylinders verbrannt wird, würde der Kraftstoff, falls er in den Zylinder durch einen verhältnismäßig großen Betrag in der Nachkraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, keine Veränderung des Motordrehmoments oder ein Fehlzündungsproblem des Motors verursachen. Daher erlaubt die Nachkraftstoffeinspritzsteuerung dem Katalysator 7, mit einer größeren Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoff als bei der Zylinderblocksteuerung zugeführt zu werden, was es möglich macht, die Temperatur des Katalysators 7 auf das SOx-Freisetzungsniveau zu steigern, sogar wenn die Anfangstemperatur des Katalysators äußerst niedrig ist.

Wenn bestimmt ist, dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 auf die untere Grenze durch die SOx-Vergiftung gesunken ist, während der Motor in einem gewissen Betriebszustand Ai betrieben wird, kann die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert werden, sogar während die Temperatur des Katalysators noch immer niedrig ist. Die Initiierung der SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung, während die Temperatur des Katalysators 7 immer noch niedrig ist, hat einen großen Einfluss auf die Kraftstoffökonomie des Motors 1. In Bezug darauf ist es gewünscht, die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung nur zu initiieren, nachdem die Temperatur der Abgasemission auf das gewünschte Niveau als ein Ergebnis einer Änderung des Betriebszustands gesteigert worden ist. Wenn der Katalysator 7 unter der SOx-Vergiftung in einem gegebenen Betriebszustand Ai des Motors 1 leidet, kann der Katalysator 7 eine ausreichende NOx-Reinigungsfähigkeit in einem anderen Betriebszustand Ai des Motors 1 haben.

Angesichts dessen ist es möglich, ein Initiieren der SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung unmittelbar nach der Bestimmung, dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 auf die untere Grenze durch die SOx-Vergiftung in einem gewissen Betriebszustand Ai des Motors 1 gesenkt worden ist, zu vermeiden, sondern die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung zu initiieren, nachdem die Temperatur der Abgasemission auf das gewünschte Niveau als ein Ergebnis einer Änderung des Betriebszustands des Motors 1 gesteigert worden ist. In diesem Fall, in dem die NOx-Reinigungsfähigkeit durch die SOx-Vergiftung in dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai des Motors 1 gesenkt worden ist, kann der fortschreitende Betrieb mit magerer Verbrennung des Motors 1 verursachen, dass nicht abgereinigtes NOx stromabwärts des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 abgegeben wird. Daher ist das vorliegende Ausführungsbeispiel angeordnet, um das Luftkraftstoffverhältnis auf den stöchiometrischen Wert unmittelbar nach der Erfassung des Sinkens der NOx-Reinigungsfähigkeit durch die SOx-Vergiftung in dem gewissen Betriebszustand des Motors 1 zu ändern, so dass die Temperatur der Abgasemission auf das gewünschte Niveau gesteigert wird.

Die Menge an NOx, die in der Abgasemission enthalten ist, wird durch Betreiben des Motors 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis reduziert. Wie vorstehend beschrieben ist, funktioniert der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 als ein Dreiwegekatalysator, der zu einer gleichzeitigen Oxidation und Reduktion bei einem Luftkraftstoffverhältnis gleich oder nahe dem stöchiometrischen Wert fähig ist. Der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7, dessen NOx-Reinigungsfähigkeit gesenkt worden ist, kann normalerweise als der Dreiwegekatalysator funktionieren. Dementsprechend ist durch Betreiben des Motors 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis in dem Betriebszustand, in dem die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators gesenkt worden ist, der Katalysator zu einem gleichzeitigen Abreinigen der drei Bestandteile HC, CO und NOx fähig, was verhindert, dass durch das Sinken der NOx-Reinigungsfähigkeit NOx in die Atmosphäre abgegeben wird.

Ferner kann eine Erhöhung der Verbrauchsmenge des Kraftstoffs, der durch den Motor erforderlich ist, um die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung zu bewirken, durch Betreiben des Motors 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis nur in dem Betriebszustand Ai, in dem die NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 durch die SOx-Vergiftung gesenkt worden ist, und durch Initiieren der SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung, nur nachdem die Temperatur der Abgasemission auf das gewünschte Niveau gesteigert worden ist, minimiert werden.

Die Bestimmung der SOx-Vergiftung des Katalysators und die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung, die diskutiert worden ist, ist nachstehend spezifischer beschrieben.

Bezugnehmend auf das Ablaufdiagramm von 6 ist eine SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine zum Bestimmen dargestellt, ob der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 unter einer SOx-Vergiftung leidet. Diese Routine von 6 wird bei einem vorgegebenen Zeitzyklus durch die ECU ausgeführt, um abhängig von der Menge einer Reduzierung der NOx-Reinigungsfähigkeit des Katalysators 7 wie auf der Basis des NOx-Ausgangssensors 10 abgeschätzt wird, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, zu bestimmen, ob der Katalysator 7 mit SOx vergiftet worden ist.

Die SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine von 6 wird bei Schritt 601 initiiert, um zu bestimmen, ob der Motor 1 in einem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird. Wenn der Motor 1 nicht in einem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird, kann die NOx-Reinigungsfähigkeit (NOx-Einschlussfähigkeit) des Katalysators 7 nicht entsprechend dem Verfahren von 3 abgeschätzt werden. In diesem Fall geht der Steuerablauf zu Schritt 629, um zu bestimmen, ob der Motor 1, der nicht in einem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird, in einem Fettspitzenmodus ist. Falls der Motor 1 nicht in einem Fettspitzenbetrieb ist, wird ein Zyklus einer Ausführung der SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine beendet, da der Motor 1 in einem stationären Zustand bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder kraftstofffettem Luftkraftstoffverhältnis betrieben wird.

Wenn eine positive Entscheidung, dass der Motor 1 in einem Fettspitzenmodus ist, bei Schritt 629 erhalten wird, schreitet der Steuerablauf zu Schritt 631, um gespeicherte Maximal- und Minimalwerte RNMX und. RNMN des Ausgangs des NOx Sensors 10 auf entsprechende Anfangswerte RNMX0 und RNMN0 zur Vorbereitung für den nächsten Zyklus einer Ausführung der SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine nach dem Fettspitzenbetrieb zurück zu setzen.

Wenn eine positive Entscheidung, dass der Motor 1 in einem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird, in Schritt 601 erhalten wird, schreitet der Steuerablauf zu Schritt 603, um die Istlast (Kraftstoffeinspritzmenge QJ) und die Drehzahl NE des Motors 1 zu lesen, und dann zu Schritt 605, um zu bestimmen, ob der Motor 1 in einem stationären Zustand betrieben wird. In diesem Schritt 605 wird bestimmt, dass der Motor 1 in einem stationären Zustand betrieben wird, wenn die Beträge einer Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge QJ und der Drehzahl NE, die in dem gegenwärtigen Zyklus gelesen werden, von diesen, die in dem letzten Zyklus gelesen werden, nicht größer als vorgegebene Schwellwerte sind. Wenn der Motor 1 nicht in einem stationären Zustand betrieben wird, wird ein zyklus einer Ausführung der gegenwärtigen SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine beendet.

Wenn der Motor 1 in einem stationären Zustand betrieben wird, schreitet der Steuerablauf zu Schritt 607, um in dem Ausgang des NOx Sensors 10, der für die NOx-Konzentration RN in der Abgasemission auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Einschluse-/Reduktionskatalysators 7 kennzeichnend ist, zu lesen. Der Schritt 607 ist durch die Schritte 609, 611, 613 und 615 gefolgt, die vorgesehen sind, um die gespeicherten Maximal- und Minimalwerte RNMX und RNMN der NOx-Konzentration RN zu aktualisieren.

Dann schreitet der Steuerablauf zu Schritt 617, um den gegenwärtigen Betriebszustand Ai des Motors 1 zu bestimmen. D.h., dass der Schritt 617 formuliert ist, um einen der unterschiedlichen Betriebszustände Ai des Motors 1 (gezeigt in 2) auf der Basis der Motorlast (Kraftstoffeinspritzmenge QJ) und der Drehzahl NE, die in dem Schritt 603 gelesen wurde, zu bestimmen. Der Schritt 617 ist durch den Schritt S619 gefolgt, um die Schwellwerte KMAXi und KMINi korrespondierend zu dem Betriebszustand Ai, die in dem Schritt 617 bestimmt werden, aus einem Datenkennfeld oder Tabellen, die in dem ROM der ECU 30 gespeichert sind, auszulesen.

Der Schritt 619 ist durch die Schritte 621 und 623 gefolgt, um zu bestimmen, ob die Maximal- und Minimalwerte RNMX und RNMN, die in den entsprechenden Schritten 611 und 615 aktualisiert wurden, die entsprechenden Schwellwerte KMAXi und KMINi korrespondierend zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai des Motors 1 überschritten haben. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, zeigen der Maximalwert RNMX, der größer als der Schwellwert KMAXi ist, und der Minimalwert RNMN, der größer als der Schwellwert KMINi ist, an, dass die NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 auf die untere Grenze in dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai gesenkt worden ist. In diesem Zustand wird daher bestimmt, dass der Katalysator 7 unter einer SOx-Vergiftung leidet. Dementsprechend schreitet, falls eine positive Entscheidung in beiden der Schritte 621 und 623 erhalten ist, der Steuerablauf zu Schritt 625, in dem ein SOx-Vergiftungsmerker FSXi auf "1" gesetzt wird, der anzeigt, dass der Motor 1 unter der SOx-Vergiftung in dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai leidet. Der SOx-Vergiftungsmerker FSXi ist für jeden der unterschiedlichen Betriebszustände Ai vorgesehen.

Schritt S625 ist durch Schritt S627 gefolgt, um einen stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnismerker RCi korrespondierend zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai auf "1" zu setzen. Wenn der stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnismerker RCi auf "1" gesetzt ist, wird der Motor 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis in dem Betriebszustand Ai, bis die SOx-Vergiftung entfernt ist, entsprechend einer anderen Steuerroutine betrieben, die durch die ECU 30 ausgeführt wird.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Betrieb des Motors 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis nur in dem Betriebszustand Ai ausgeführt, in dem die SOx-Vergiftung erfasst worden ist. Der Motor 1 kann jedoch bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis betrieben werden, nicht nur in dem fraglichen ersten Betriebszustand Ai, sondern auch in dem zweiten Betriebszustand Ai, in dem die Motordrehzahl (die Durchflussrate der Abgasemission) weiter niedriger als in dem ersten Betriebszustand ist. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass erwartet wird, dass die SOx-Vergiftung des Katalysators 7 ebenso in dem zweiten Betriebszustand Ai erfasst wird, in dem die Durchflussrate der Abgasemission weiter niedriger als die in dem ersten Betriebszustand Ai ist.

Als nächstes Bezug nehmend auf das Ablaufdiagramm von 7 ist eine SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung dargestellt. Diese Routine von 7 wird ferner durch die ECU 30 mit einer vorgegebenen Zykluszeit ausgeführt, um auf der Basis des Zeitintervalls RST zwischen den benachbarten Fettspitzenbetrieben zu bestimmen, ob der Katalysator 7 mit SOx vergiftet worden ist, wie vorstehend durch Bezugnahme auf 4 beschrieben ist.

Die Routine von 7 wird mit Schritt 701 initiiert, der identisch zu Schritt 601 von 6 ist, um zu bestimmen, ob der Motor in einem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird. Wenn der Motor 1 nicht in einem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird, wird ein Zyklus einer Ausführung der SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine beendet.

Wenn eine positive Entscheidung, dass der Motor 1 in einem Betrieb mit magerer Verbrennung ist, in dem Schritt 701 erhalten wird, schreitet der Steuerablauf zu Schritt 703, um die Istlast (Kraftstoffeinspritzmenge QJ) und die Drehzahl NE des Motors 1 zu lesen, und dann zu Schritt 705, um zu bestimmen, ob der Motor 1 in einem stationären Zustand ist. Diese Schritte 703 bis 705 sind identisch mit den Schritten 603 und 605 von 6.

Wenn eine positive Entscheidung, dass der Motor 1 in einem stationären Zustand betrieben wird, in dem Schritt 705 erhalten wird, schreitet der Steuerablauf zu Schritt 707, um in dem Ausgang des NOx Sensors 10, der für die NOx-Konzentration RN in der Abgasemission auf der stromaufwärtigen Seite des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 kennzeichnend ist, zu lesen. Der Schritt 707 ist durch Schritt 709 gefolgt, um auf der Basis der gelesenen NOx-Konzentration RN zu bestimmen, ob ein Fettspitzenbetrieb des Motors 1 ausgeführt werden soll. Und zwar wird die NOx-Konzentration RN mit einem Schwellwert RSN zum Bestimmen verglichen, ob der Fettspitzenbetrieb ausgeführt werden sollte.

Wenn eine negative Entscheidung, dass die NOx-Konzentration RN nicht auf den Schwellwert RSN gestiegen ist, in dem Schritt 709 erhalten wird, d.h., wenn RN < RSN ist, bedeutet dies, dass die Menge an NOx, das in dem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 eingeschlossen ist, immer noch klein ist und dass es nicht notwendig ist, einen Fettspitzenbetrieb des Motors 1 auszuführen. In diesem Fall schreitet daher der Steuerablauf zu Schritt 711, um einen Fettspitzenintervallzähler RST zu erhöhen, und ein Zyklus einer Ausführung der gegenwärtigen Routine wird beendet.

Wenn in Schritt 709 bestimmt ist, dass RN ≥ RSN ist, sollte ein Fettspitzenbetrieb des Motors 1 ausgeführt werden. In diesem Fall schreitet der Ablauf zu Schritt 713, in dem ein Fettspitzenmerker RSX auf "1" gesetzt wird, speichert die Istzahl des Fettspitzenintervallzählers RST als ein Zeitintervall RSTL in dem RAM der ECU 30 und setzt den Zähler RST auf Null zurück. Es ist verständlich, dass die Zahl des Zählers RST, der in dem Schritt 711 erhöht worden ist, mit einer Zeit korrespondiert, die abgelaufen ist, nachdem der Fettspitzenbetrieb ausgeführt wurde, und dass das Zeitintervall RSTL, das in dem RAM in Schritt 713 gespeichert ist, ein Zeitintervall zwischen den Momenten des letzten und des gegenwärtigen Fettspitzenbetriebs ist, was als ein "Fettspitzenzeitintervall" bezeichnet ist.

Die vorstehend angegebenen Schritte 709, 711 und 713, die vorgesehen sind, um das Fettspitzenzeitintervall zu messen, sind durch einen Schritt 715 gefolgt, um den gegenwärtigen Betriebszustand Ai des Motors 1 auf der Basis der Motorlast QJ und der Drehzahl NE und entsprechend der Beziehung von 2 zu bestimmen. Dann wird Schritt 717 eingerichtet, um den Schwellwert RST0i korrespondierend zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai von einem Datenkennfeld oder einer Tabelle, die in dem ROM der ECU 30 gespeichert sind, auszulesen. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert RST0i ebenfalls für jeden der unterschiedlichen Betriebszustände Ai gesetzt.

Der Schritt S717 ist durch die Schritte 719, 721, 723 und 725 gefolgt, die vorgesehen sind, um auf der Basis des Fettspitzenzeitintervalls zu bestimmen, ob der Katalysator 7 unter einer SOx-Vergiftung leidet. Und zwar wird der Schritt 719 eingerichtet, um zu bestimmen, ob das Istfettspitzenzeitintervall RSTL kürzer als der Schwellwert RST0i korrespondierend zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai des Motors 1 geworden ist. Wenn das Fettspitzenzeitintervall RSTL kürzer als der Schwellwert RST0i geworden ist, gibt das eine Möglichkeit an, dass der Katalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet. In diesem Fall schreitet daher der Steuerablauf zu Schritt 723, um einen SOx-Vergiftungszähler CK zu erhöhen. Falls eine negative Entscheidung, dass das Fettspitzenzeitintervall RSTL nicht kürzer als der Schwellwert RST0i korrespondierend zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai ist, in dem Schritt 719 erhalten wird, schreitet der Steuerablauf zu Schritt 721, um den SOx-Vergiftungszähler CK zurückzusetzen, und ein Zyklus einer Ausführung der gegenwärtigen Routine wird beendet.

Der Schritt 723 ist durch Schritt 725 gefolgt, um zu bestimmen, ob eine Zahl des SOx-Vergiftungszählers CK, der in dem Schritt 723 erhöht worden ist, einen vorgegebenen Schwellwert &agr; erreicht hat. Falls die Zahl des Zählers CK nicht den Schwellwert &agr; erreicht hat, wird ein Zyklus der Ausführung der Routine beendet, ohne dass die nachstehenden Schritte 727, 729 eingerichtet sind.

Falls eine positive Entscheidung, dass die Zahl des Zählers CK den Schwellwert &agr; erreicht hat, in dem Schritt 725 erhalten wird, wird dann Schritt 727 eingerichtet, um den SOx-Vergiftungsmerker FSXi korrespondierend zu dem vorliegenden Betriebszustand Ai auf "1" zu setzen, was die SOx-Vergiftung angibt, und der Schritt 729 wird eingerichtet, um den stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnismerker RCi korrespondierend zu dem gegenwärtigen Bietriebszustand Ai auf "1" zu setzen. Die Funktionen des SOx-Vergiftungsmerker FSXi und des stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnismerkers RCi sind in Bezug auf die Routine von 6 beschrieben worden.

Somit ist das vorliegende Ausführungsbeispiel angeordnet, um zu bestimmen, dass der NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator 7 unter der SOx-Vergiftung leidet, nur wenn die Zahl der aufeinanderfolgenden positiven Entscheidungen in dem Schritt 719, dass das Fettspitzenzeitintervall RSTL kürzer als der Schwellwert RST0i geworden ist, auf den vorgegebenen Wert &agr; erhöht ist.

Bezugnehmend auf das Ablaufdiagramm von 8 ist eine SOx-Vergiftungsentfernungsroutine beschrieben, die ausgeführt wird, wenn die SOx-Vergiftung des Katalysators 7 erfasst wird.

Die Routine von 8 wird durch die ECU 30 mit einer vorgegebenen Zykluszeit ausgeführt. Diese Routine wird mit Schritt 801 initiiert, um die Motorlast QJ und die Drehzahl NE zu lesen. Dann wird Schritt 803 eingerichtet, um einen der unterschiedlichen Betriebszustände Ai des Motors 1 (in 2 gezeigt) auf der Basis der Werte QJ und NE zu bestimmen.

Dann wird Schritt 805 eingerichtet, um zu bestimmen, ob der SOx-Vergiftungsmerker FSXi korrespondierend zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai auf "1" gesetzt ist, d.h., ob der Katalysator 7 in dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai unter der SOx-Vergiftung leidet. Wenn der Katalysator 7 nicht unter der SOx-Vergiftung leidet, d.h. wenn der Merker FSXi nicht auf "1" gesetzt ist, wird ein Zyklus einer Ausführung der vorliegenden Routine beendet, ohne dass Schritt 807 und die nachfolgenden Schritte eingerichtet werden.

Wenn in dem Schritt 805 bestimmt ist, dass der Merker FSXi auf "1" gesetzt. ist, d.h. falls der Katalysator 7 unter der SOx-Vergiftung in dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai des Motors 1 leidet, schreitet der Steuerablauf zu dem Schritt 807, um eine der unterschiedlichen SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlungen (nur stöchiometrischer Betrieb; Umschalten des Abgasdurchgangs; Zylinderblocksteuerung; Nachkraftstoffeinspritzsteuerung usw.) auszuführen, die zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai korrespondiert. Der Schritt 807 ist durch Schritt 809 gefolgt, um eine untere Grenze TESi der Abgasemissionstemperatur korrespondierend zu dem gegenwärtigen Betriebszustand Ai zu bestimmen, so dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung bei dieser unteren Grenztemperatur TESi initiiert wird.

Dann schreitet der Steuerablauf zum Schritt 811, um zu bestimmen, ob eine gegenwärtige Temperatur TEX der Abgasemission die untere Grenze TESi erreicht hat. Wenn die Temperatur TEX nicht die untere Grenze TESi erreicht hat, wird ein Zyklus einer Ausführung der gegenwärtigen Routine beendet. Die Schritt 801 bis 811 werden wiederholt eingerichtet, bis die Temperatur TEX auf die untere Grenze TESi erhöht ist. Wo der stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnismerker RCi ebenso wie der SOx-Vergiftungsmerker FSXi auf "1" in der SOx-Vergiftungsbestimmungsroutine von 6 oder 7 gesetzt worden sind, wird der Motor 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis betrieben, während die negative Entscheidung in dem Schritt 811 erhalten wird, dass die Abgasemissionstemperatur TEX niedriger als die untere Grenze TESi ist, d.h. bevor die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert wird, oder während die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung durch einen Fall der Abgasemissionstemperatur TEX unter die untere Grenze TESi unterbrochen ist, nachdem die Temperatur TEX einmal über die untere Grenze TESi gestiegen ist. Dieser Betrieb des Motors 1 bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis verhindert, dass NOx durch das Verringern der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 in die Atmosphäre abgegeben wird.

Wenn eine positive Entscheidung, dass die Abgasemissionstemperatur TEX die untere Grenze TESi erreicht hat, in dem Schritt 811 erhalten ist, schreitet der Steuerablauf zu Schritt 813, um die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators 7 zu initiieren, die in dem Schritt 807 ausgewählt worden ist. Die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung wird fortgesetzt, bis in Schritt 815 bestimmt ist, dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung abgeschlossen ist.

Die Bestimmung in dem Schritt 815, ob die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung abgeschlossen ist, wird durch Bestimmen gemacht, ob die Temperatur des Katalysators 7, die durch die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung, die in dem Schritt 813 initiiert wurde, gesteigert wurde, über dem Niveau eines Freisetzens des SOx für mehr als eine vorgegebene Zeit gehalten worden ist, oder ob die Verbrauchsmenge des Kraftstoffs durch den Motor 1 nach der Initiierung der SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung auf einen vorgegebenen Wert gestiegen ist.

Wenn eine positive Entscheidung, dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung abgeschlossen ist, in dem Schritt 815 erhalten ist, schreitet der Steuerablauf zu den Schritten 817 und 819, um die SOx-Vergiftungsmerker FSXi und die stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnismerker RCi korrespondierend zu allen unterschiedlichen Betriebszuständen Ai des Motors 1 zurückzusetzen. Dann wird die Routine beendet.

Als ein Ergebnis ist die ursprüngliche NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysators 7 in jedem der Betriebszustände Ai des Motors 1 wieder hergestellt, so dass der Betrieb des Motors 1 in einem Zustand mit magerer Verbrennung wieder aufgenommen wird.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die untere Grenze TESi der Abgasemissionstemperatur, oberhalb der die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert wird, für jeden Betriebszustand Ai gesetzt.

Diese untere Grenze TESi kann nahe einer Temperatur der Abgasemission sein, die möglicherweise durch den stöchiometrischen Betrieb des Motors 1 im Betriebszustand Ai eingerichtet ist. In diesem Fall wird die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung initiiert, wenn die Isttemperatur der Abgasemission auf ein vorgegebenes Niveau durch den stöchiometrischen Betrieb des Motors 1 gesteigert wird, der bei Bestimmung initiiert wird, dass der Katalysator unter der SOx-Vergiftung in einem gewissen Betriebszustand Ai des Motors 1 leidet. Obwohl die unterschiedlichen unteren Grenzen TESi für die unterschiedlichen Betriebszustände Ai des Motors 1 in dem Ausführungsbeispiel von 8 bestimmt werden, kann eine einzige gemeinsame untere Grenze TES für alle der unterschiedlichen Betriebszustände Ai verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung erlaubt eine effiziente Behandlung, um SOx-Vergiftung von einem NOx-Einschluss-/Reduktionskatalysator zu entfernen, während ein Vorteil eines Minimierens einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs des Motors und einer Verschlechterung der Abgasemission sichergestellt wird.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Steuerung (die ECU 30) als ein programmierter Vielzweckcomputer eingerichtet. Es wird durch den Fachmann gewürdigt, dass Schaltkreises für einen speziellen Zweck (z.B. ASIC), der einen Haupt- oder Zentralprozessorabschnitt für alle hat, einer Systemebenensteuerung und getrennten Abschnitten, die durch Ausführen verschiedener unterschiedlicher spezifischer Berechnungen, Funktionen und anderer Prozesse unter Steuerung des Zentralprozessorabschnitts bestimmt sind, eingerichtet werden kann. Die Steuerung kann eine Vielzahl von getrennten zweckbestimmten oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltkreisen oder Vorrichtungen (z.B. festverdrahtete Elektronik oder logische Steuerkreise, wie beispielsweise die Schaltungen mit diskreten Elementen oder programmierbare Logikvorrichtungen, wie beispielsweise PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen) sein. Die Steuerung kann unter Verwendung eines geeignet programmierten Vielzweckcomputers, z.B. einem Mikroprozessor, einem Mikrocontroller oder einer anderen Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU), entweder alleine oder in Zusammenhang mit einer oder mehreren Peripherie- (z.B. integrierte Steuerkreise) Daten und Signalverarbeitungsvorrichtungen eingesetzt werden. Im Allgemeinen kann jegliche Vorrichtung oder Anordnung von Vorrichtungen, bei der eine Maschine mit endlichen Zuständen, die zum Einrichten der Abläufe, die hierin beschrieben sind, fähig ist, als die Steuerung verwendet werden. Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann für maximale Daten/Signalbearbeitungsfähigkeit und -geschwindigkeit verwendet werden.

Abgasemissionreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1), die einen NOx-Reinigungskatalysator (7), der in einem Abgasdurchgang (2) des Motors (1) angeordnet ist und betriebsfähig ist, um NOx in einer Abgasemission des Motors (1) einzuschließen, der in einem Zustand mit magerer Verbrennung betrieben wird, und das eingeschlossene NOx durch Betreiben des Motors (1) in einem Zustand mit fetter Verbrennung für einen kurzen Zeitraum zu reduzieren, und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30, die bei erfasster Vergiftung des Katalysators (7) mit SOx betriebsfähig ist, wobei seine NOx-Einschlussfähigkeit des Katalysators gesenkt wird, um mindestens dem Motor (1) zu befehlen, eine SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung des Katalysators zu bewirken, wobei der Katalysator bei einer hohen Temperatur und einem kraftstofffettem Luftkraftstoffverhältnis gehalten ist. Die Steuerung bestimmt, dass der Katalysator (7) mit SOx vergiftet worden ist, wenn die NOx-Einschlussfähigkeit unter einen Schwellwert gesunken ist, der mit einem gegenwärtigen von unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors (1) geändert wird, so dass die SOx-Vergiftungsentfernungsbehandlung nur bewirkt wird, wenn die Behandlung in dem spezifischen Betriebszustand des Motors (1) notwendig ist, wodurch eine Erhöhung der Kraftstoffverbrauchsmenge durch den Motor (1) und eine Verschlechterung der Abgasemission des Motors (1) verhindert wird.


Anspruch[de]
Abgasemissionsreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem NOx-Reinigungskatalysator (7), der in einem Abgassystem (2) der Brennkraftmaschine angeordnet ist und betriebsfähig ist, um NOx, das in einer Abgasemission der Brennkraftmaschine enthalten ist, abzureinigen und, zusätzlich zu Nox, eine spezifische Substanz in der Abgasemission durch Adsorption oder Absorption der spezifischen Substanz zu halten, wobei eine NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Reinigungskatalysators, um das NOx abzureinigen, mit einer Erhöhung einer Menge der spezifischen Substanz, die durch den Katalysator gehalten wird, gesenkt wird, einer Vergiftungserfassungseinrichtung (10) zum Erfassen der NOx-Reinigungsfähigkeit des NOx-Reinigungskatalysators, einer Vergiftungsbestimmungseinrichtung (30) zum Bestimmen, ob der NOx-Reinigungskatalysator mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, und einer Vergiftungsentfernungseinrichtung (30) zum Befehlen von mindestens der Brennkraftmaschine, eine Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskanalysators zum Lösen der spezifischen Substanz von dem NOx-Reinigungskatalysator zu bewirken, wenn die Vergiftungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der NOx-Reinigungskatalysator mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergiftungsbestimmungseinrichtung (30) die NOx-Reinigungsfähigkeit, die durch die Vergiftungserfassungseinrichtung (10) erfasst wird, mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht, der mit einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (1) verändert wird, wobei die Vergiftungsentfernungseinrichtung (30) eine Vergiftungsentfernungsbehandlung befielt, wenn der vorgegebene Schwellwert überschritten wird. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (1) in eine Vielzahl von verschiedenen Betriebszuständen (Ai) geteilt ist, die durch entsprechende Kombinationen einer Menge einer Kraftstoffeinspritzung (QJ) in die Brennkraftmaschine und einer Betriebsdrehzahl (NE) der Brennkraftmaschine definiert sind, und der Schwellwert der NOx-Reinigungsfähigkeit für jeden der Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen (Ai) der Brennkraftmaschine (1) gesetzt ist. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, dass die Vergiftungserfassungseinrichtung (10) die NOx-Reinigungsfähigkeit auf der Basis einer Konzentration an NOx in der Abgasemission erfasst und die Vergiftungsbestimmungseinrichtung (30) durch Vergleichen der Konzentration (RNMX, RNMN) des NOx, das durch die Vergiftungserfassungseinrichtung erfasst ist, mit dem vorgegebenen Schwellwert (KMAXi, KMINi) bestimmt, ob der NOx-Reinigungskatalysator (7) mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergiftungserfassungseinrichtung (10) die NOx-Reinigungsfähigkeit auf der Basis einer Konzentration an NOx in der Abgasemission erfasst und die Vergiftungsbestimmungseinrichtung (30) durch Vergleichen eines Zeitintervalls einer fetten Spitze (RSTL) zwischen benachbarten Betrieben mit fetter Spitze der Brennkraftmaschine (1), die jeweils bewirkt werden, wenn die Konzentration an NOx eine vorgegebene Grenze erreicht hat, mit einem vorgegebenen Intervall (RST0i), das als der Schwellwert verwendet wird, bestimmt, ob der NOx-Reinigungskatalysator (7) mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergiftungsentfernungseinrichtung (30) mindestens eine einer Vielzahl von unterschiedlichen Vergiftungsentfernungsbetrieben abhängig von der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (1) auswählt und mindestens der Brennkraftmaschine (1) befielt, um den ausgewählten des mindestens einen der Vielzahl von unterschiedlichen Vergiftungsentfernungsbetrieben auszuführen, um die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators (7) zu bewirken. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine der Vielzahl von unterschiedlichen Vergiftungsentfernungsbetrieben mindestens eins von: einem Betrieb der Brennkraftmaschinen (1) bei einem stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis; einem Betrieb, um einen Durchflussweg der Abgasemission durch das Abgassystem (2) zu ändern, so dass eine Temperatur der Abgasemission, der der NOx-Reinigungskatalysator (7) ausgesetzt ist, gesteigert wird; einem Zylinderblocksteuerbetrieb der Brennkraftmaschine (1), wobei mindestens eine einer Vielzahl von Gruppen von Zylindern der Brennkraftmaschine bei einem kraftstofffetten Luftkraftstoffverhältnis betätigt wird, während die anderen der Vielzahl von Gruppen bei einem kraftstoffmageren Luftkraftstoffverhältnis betätigt werden; und einem Nachkraftstoffeinspritzsteuerbetrieb der Brennkraftmaschine, wobei Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine nach einem Ansaughub der Zylinder eingespritzt wird. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergiftungsentfernungseinrichtung (30) mindestens der Brennkraftmaschine (1) befielt, die Vergiftungsentfernungsbehandlung des NOx-Reinigungskatalysators zu initiieren, wenn die Vergiftungsbestimmungseinrichtung (30) bestimmt, dass der NOx-Reinigungskatalysator (7) mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist, und wenn eine vorgegebene Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (1) eingerichtet ist, die Vergiftungsentfernungseinrichtung (30) der Brennkraftmaschine befielt, bei einem stoichiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis zu arbeiten, wenn die vorgegebene Betriebsbedingung nicht eingerichtet ist, während die Vergiftungsbestimmungseinrichtung (30) bestimmt, dass der NOx-Reinigungskatalysator (7) mit der spezifischen Substanz vergiftet worden ist. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Betriebsbedingung eingerichtet ist, wenn eine Temperatur der Abgasemission höher als eine vorgegebene untere Grenze ist. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (1) in eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen geteilt ist und der Schwellwert der NOx-Reinigungsfähigkeit für jeden der Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine (1) gesetzt ist. Abgasemissionsreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Substanz SOx ist.






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