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Dokumentenidentifikation DE602004001653T2 12.07.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001529933
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Schwefeloxiden in einem Abgasreinigungssystem
Anmelder Isuzu Motors Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder NAGAOKA, c/o Isuzu Motors Limited, Daiji, Kanagawa, Kanagawa, JP;
GABE, c/o Isuzu Motors Limited, Masashi, Kanagawa, Kanagawa, JP
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 602004001653
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.10.2004
EP-Aktenzeichen 041052713
EP-Offenlegungsdatum 11.05.2005
EP date of grant 26.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.07.2007
IPC-Hauptklasse F01N 3/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F01N 9/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F01N 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B01D 53/94(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F02D 41/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F02D 41/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem, welches mit einem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator ausgestattet ist, zum Entfernen von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors, wie z.B. eines Dieselmotors, und ein Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung in dem Abgasreinigungssystem.

Betreffend das Abgasreinigungssystem vom Katalysatortyp zum Reduzieren und Entfernen von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors in einem Auto, eines auf dem Boden stehenden Verbrennungsmotors und dergleichen wurde viel Forschung betrieben und es wurden viele Vorschläge gemacht. Insbesondere werden NOx-Reduktionskatalysatoren und Drei-Wege-Katalysatoren verwendet, um die Abgase eines Autos und dergleichen zu reinigen.

Ein NOx-Speicher-Reduktionskatalysator ist ein solcher Katalysator. Dieser Katalysator erfüllt seine Aufgabe des Speicherns von NOx oder seine Aufgabe der Freisetzung und Entfernung von NOx auf Basis der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Bei diesem Katalysator trägt eine poröse Katalysatordeckschicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) oder dergleichen ein Katalysatormetall, welches NOx oxidiert, und ein NOx speicherndes Material, welches NOx speichert. In Bezug auf dieses Katalysatormetall können Platin (Pt), Palladium (Pd) oder dergleichen verwendet werden. Das NOx speichernde Material hingegen besteht aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Seltenerdmetallen und dergleichen, und zwar entweder allein bzw. einzeln oder in Kombination miteinander. Die Alkalimetalle beinhalten Natrium (Na), Kalium (K), Cäsium (Cs) und dergleichen. Die Erdalkalimetalle beinhalten Calcium (Ca), Barium (Ba) und dergleichen, und die Seltenerdmetalle beinhalten Yttrium (Y), Lanthan und dergleichen.

Nun wird die Entfernung von NOx unter Verwendung des oben beschriebenen NOx-Speicher-Reduktionskatalysators beschrieben.

In einem Abgaszustand, in dem die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas hoch ist (Zustand mit magerem Luft/Kraftstoffverhältnis), wie es im normalen Fahrtbetriebszustand eines Dieselmotors, eines Benzinmotors mit magerer Verbrennung oder dergleichen der Fall ist, wird das Abgas gereinigt, wie es in 4 gezeigt ist. Freigesetztes Stickstoffmonoxid (NO) wird aufgrund der Oxidationsfähigkeit der Katalysatormetalle 21 und 22 durch in dem Abgas vorhandenen Sauerstoff (O2) oxidiert und wird zu Stickstoffdioxid (NO2). Dann wird dieses Stickstoffdioxid (NO2) in Form von Nitrat in einem NOx speichernden Material 23 gespeichert. Im Ergebnis ist das Abgas gereinigt.

Wenn die Speicherung bzw. die Aufnahme von NOx jedoch fortgesetzt wird, wandelt sich das NOx speichernde Material 23, wie Barium, in ein Nitrid um und wird allmählich gesättigt bzw. erschöpft. Folglich verliert das NOx speichernde Material 23 seine Fähigkeit zur Speicherung von Stickstoffdioxid (NO2). So verändern sich die Fahrbedingungen des Motors und eine fette Verbrennung findet statt, wodurch Abgas (rich spike gas) mit geringer Sauerstoffkonzentration, hoher Kohlenmonoxidkonzentration und hoher Temperatur erzeugt wird, und dieses Abgas wird dem Katalysator zugeführt.

In diesem Zustand des Abgases mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis setzt das NOx speichernde Material, welches Stickstoffdioxid (NO2) gespeichert und in ein Nitrid umgewandelt hat, das gespeicherte Stickstoffdioxid (NO2) frei und wird wieder zu dem ursprünglichen Barium (Ba) oder dergleichen, wie es in 5 gezeigt ist. Da in dem Abgas kein Sauerstoff (O2) vorhanden ist, wird das freigesetzte Stickstoffdioxid (NO2) auf dem Katalysatormetall unter Verwendung von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Wasserstoff (H2) in dem Abgas als Reduktionsmittel reduziert. Im Ergebnis wird das Stickstoffdioxid (NO2) in Stickstoff (N2), Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt und gereinigt.

Bei diesem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß die NOx-Reinigungseffizienz bei fortgesetzter Fahrt abnimmt, da Schwefel (Schwefelkomponenten) aus dem Kraftstoff sich in dem NOx speichernden Material im Katalysator ansammelt. Folglich ist es, wie es in der japanischen Patentoffenlegung 1998-274031 beschrieben ist, erforderlich, im wesentlichen periodisch erfolgende Schwefelreinigungen (Desorption der Schwefelkomponenten) durchzuführen, indem die Temperatur des in den Katalysator einströmenden Abgases auf ungefähr 600°C bis 650°C oder höher eingestellt und das Abgas in eine fette Atmosphäre gebracht wird, was je nach Katalysator unterschiedlich ist.

Bei dieser Schwefelreinigung besteht ein Problem dahingehend, daß Kohlenmonoxid (CO) aus dem Motor freigesetzt wird.

Anders ausgedrückt wird bei dieser Schwefelreinigung Schwefel (S) in Form von Nitrid von dem NOx speichernden Material absorbiert bzw. aufgenommen. Folglich wird die Schwefelkomponente (S) in Form von Schwefeldioxid (SO2) freigesetzt, indem in einem sauerstofffreien Zustand bei hoher Temperatur das Sulfat durch Kohlenmonoxid (CO) in ein Carbonat umgewandelt wird. Aus diesem Grund wird der sauerstofffreie Zustand mit hoher Temperatur eingestellt, indem das Abgas in einen Zustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gebracht wird und indem im Falle von Dieselmotoren die Temperatur des Katalysators erhöht wird. Der Zustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird hergestellt, indem die Abgasmenge durch eine Einlaßdrosselung, eine in großem Umfang stattfindende AGR und dergleichen reduziert wird und eine Nacheinspritzung, eine direkte Zuführung von Gasöl in das Abgasrohr und dergleichen ausgeführt wird. Des weiteren wird die Erhöhung der Katalysatortemperatur bewirkt, indem der Katalysator mit der Wärme, die durch die Oxidation des zugeführten Kraftstoffs aufgrund der katalytischen Funktion erzeugt wird, aufgeheizt bzw. erhitzt wird.

In dieser heißen, fetten Atmosphäre wird Kohlenmonoxid (CO) durch die teilweise Zersetzung der Kohlenwasserstoffe (HC) aus dem Kraftstoff, d.h. durch Verbrennen der Wasserstoffkomponente, erzeugt. In dem NOx speichernden Material wird dabei Stickstoffdioxid (NO2) aktiver freigesetzt als Schwefeldioxid (SO2), da Nitrid im Vergleich zu Sulfat leichter mit Kohlenmonoxid (CO) reagiert und sich in Carbonat umwandelt.

Aus diesem Grund laufen in der Prophase bzw. Vorphase des Zustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die durch die Steuerung der Schwefelreinigung ausgeführt wird, die folgenden Reaktionen ab. Obwohl Schwefeldioxid (SO2) aus dem NOx speichernden Material 23 freigesetzt wird, wird Stickstoffdioxid (NO2) aktiver freigesetzt. Im Ergebnis wird, wie es in 5 gezeigt ist, Kohlenmonoxid (CO) zum Reduzieren und Entfernen von freigesetztem NOx verwendet. Darüber hinaus reagiert Kohlenmonoxid (CO) mit Sauerstoff (O2), der durch die Reduktion des Stickstoffdioxids (NO2) freigesetzt wird. Somit wird kein Kohlenmonoxid (CO) aus dem Motor freigesetzt.

In der späteren Phase des Zustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis laufen bei fortgesetzter Schwefelreinigung die folgenden Reaktionen ab. Während die Freisetzung von Schwefeldioxid (SO2) aus dem NOx speichernden Material 23 aufrechterhalten wird, wird die Freisetzung von Stickstoffdioxid (NO2) in der späteren Phase des Zustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nahezu gestoppt. Im Ergebnis wird, wie es in 6 gezeigt ist, Kohlenmonoxid (CO) nicht länger zum Reduzieren von Stickstoffdioxid (NO2) verwendet, und auch die Menge des durch diese Reduktion freigesetzten Sauerstoffs (O2) nimmt ab. Dann fällt die Sauerstoffkonzentration rapide ab, und die Kohlenmonoxidkonzentration nimmt zu. Im Ergebnis wird Kohlenmonoxid (CO) aus dem Motor freigesetzt.

7 zeigt schematisch die Begleitumstände dieser rapiden Verringerung der Sauerstoffkonzentration durch den aufstromigen Luftüberschußfaktor &lgr;(u) und den abstromigen Luftüberschußfaktor &lgr;(d) des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators. 8 zeigt Beispiele des zeitlichen Verlaufs der aufstromigen Sauerstoffkonzentration (O2(u)) und der abstromigen Sauerstoffkonzentration (O2(d)) des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators, von Schwefeldioxid (SO2) und Kohlenmonoxid (CO) bei der Schwefelreinigung des Standes der Technik. Im Abschnitt T1, der durch einen Pfeil gezeigt wird, ist zu beobachten, daß die aufstromige Sauerstoffkonzentration (O2(u)) rapide abnimmt und die Kohlenmonoxidkonzentration (CO) zunimmt.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung bereitzustellen, welches es erlaubt, in einem Abgasreinigungssystem zum Entfernen von NOx durch den NOx-Speicher-Reduktionskatalysator und das Abgasreinigungssystem Schwefelkomponenten, die sich in einem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator angesammelt haben, in effizienter Weise zu reinigen und gleichzeitig die Freisetzung von Kohlenmonoxid in die Umgebungsluft zu verhindern.

Das vorgenannte Ziel kann mit einem Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung erreicht werden, welches die folgenden Schritte umfaßt:

Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Abgas durch Einstellen eines Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf ein vorbestimmtes erstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, mittels der Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung nach Beginn der Schwefelreinigung, und

anschließendes Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas durch Verändern des Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf ein vorbestimmtes zweites Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, wenn die durch eine Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration gemessene Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite eines NOx-Speicher-Reduktionskatalysators unter einen vorbestimmten Grenzwert fällt,

in einem Abgasreinigungssystem zum Entfernen von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors durch den NOx-Speicher-Reduktionskatalysator, wobei das System folgendes beinhaltet:

eine Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators,

eine Vorrichtung zur Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung und

eine Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung, die mit der Steuerung des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas einhergeht.

Gemäß diesem Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung kann, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas während der Schwefelreinigung zunimmit, nachdem die Freisetzung von NOx aus einem NOx speichernden Material beendet bzw. gestoppt wurde, die Schwefelreinigung effizienter gemacht werden, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß Kohlenmonoxid in die Umgebungsluft ausgestoßen wird.

Bei dem vorgenannten Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung wird die Schwefelreinigung effizienter, wenn das Verfahren so aufgebaut bzw. ausgestaltet ist, daß das vorbestimmte erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 0,93 und 0,98 beträgt, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, und das vorbestimmte zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 0,997 und 1,002 beträgt, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß eine größere Menge an Kohlenmonoxid in die Umgebungsluft ausgestoßen wird.

Weiterhin ist das Abgasreinigungssystem, mit dem das vorgenannte Ziel erreicht wird, ein Abgasreinigungssystem zum Entfernen von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors durch den NOx-Speicher-Reduktionskatalysator, und beinhaltet folgendes:

eine Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators,

eine Vorrichtung zur Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung und

eine Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung, die mit der Steuerung des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas einhergeht, wobei

die Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung folgendes beinhaltet: eine erste Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung für das Steuern des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas auf ein vorbestimmtes erstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und

eine zweite Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung für das Steuern des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas auf ein vorbestimmtes zweites Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und wobei

nach dem Beginn der Schwefelreinigung die Schwefelreinigung durch die erste Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung gesteuert wird, wenn die Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators, die mittels der Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration gemessen wurde, einem vorbestimmten Grenzwert entspricht oder darüber liegt, und die Schwefelreinigung durch die zweite Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung gesteuert wird, wenn sie unterhalb des vorbestimmten Grenzwerts liegt.

Gemäß diesem Abgasreinigungssystem kann das vorgenannte Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung ausgeführt werden. Wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas während der Schwefelreinigung nach Beendigung der Freisetzung von NOx aus einem NOx speichernden Material ansteigt, kann die Schwefelreinigung in effizienterer Weise ausgeführt werden, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß Kohlenmonoxid in die Umgebungsluft ausgestoßen wird.

Mit dem vorgenannten Abgasreinigungssystem wird die Schwefelreinigung effizienter, wenn es so ausgestaltet ist, daß das vorbestimmte erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 0,93 und 0,98 beträgt, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, und das zweite Luft/Kraftstoff Verhältnis zwischen 0,997 und 1,002 beträgt, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß mehr Kohlenmonoxid in die Umgebungsluft ausgestoßen wird.

Gemäß dem Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung und dem Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung kann die Schwefelreinigung in effizienterer Weise ausgeführt werden, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß Kohlenmonoxid in die Umgebungsluft ausgestoßen wird, selbst nachdem die Freisetzung von NOx aus einem NOx speichernden Material beendet wurde, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgas gesteuert wird, indem das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von dem vorbestimmten ersten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, auf ein vorbestimmtes zweites Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, verändert wird, wenn die Sauerstoffkonzentration abstromig von dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator nach dem Beginn der Schwefelreinigung unter einen vorbestimmten Grenzwert absinkt.

Anders ausgedrückt wird die Sauerstoffkonzentration des in dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator strömenden Abgases erhöht, indem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bei der Steuerung der Schwefelreinigung des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators entsprechend der Schwankung der Sauerstoffkonzentration verändert wird, indem die Sauerstoffkonzentration abstromig von dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator überwacht wird. Daher kann die Erzeugung von Kohlenmonoxid eingeschränkt werden, und gleichzeitig kann das erzeugte Kohlenmonoxid oxidiert werden und die Emission von Kohlenmonoxid in die Umgebungsluft kann verhindert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt den Aufbau eines Abgasreinigungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 zeigt den Aufbau einer Steuervorrichtung für das Abgasreinigungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

3 zeigt beispielhaft einen Steuerungsablauf für die Schwefelreinigung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

4 zeigt schematisch Reaktionen in dem Zustand mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator.

5 zeigt schematisch Reaktionen in der Vorphase des Zustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator.

6 zeigt schematisch Reaktionen in der Anaphase des Zustands mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator.

7 zeigt schematisch die zeitliche Variation der Sauerstoffkonzentration bei einer Schwefelreinigung des Standes der Technik und

8 zeigt beispielhaft den zeitlichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration, der Schwefeldioxidkonzentration und der Kohlenmonoxidkonzentration bei der Schwefelreinigung des Standes der Technik.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Das Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung und das Abgasreinigungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt den Aufbau eines Abgasreinigungssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Abgasreinigungssystem 1 ist eine Emissions- bzw. Ausstoßsteuervorrichtung 10 mit einem NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11, die mit einem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator versehen ist, in der Abgasleitung 4 eines Motors (Verbrennungsmotor) angeordnet.

Der NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 ist mit einem monolithischen Katalysator ausgebildet. In diesem monolithischen Katalysator ist eine Katalysatordeckschicht auf einem Trägerkörper aus Aluminiumoxid, Titanoxid und dergleichen aufgebracht. Diese Katalysatordeckschicht wird so ausgestaltet, daß sie ein katalytisches Metall, wie Platin (Pt) und Palladium (Pd), und ein NOx speicherndes Material (eine NOx speichernde Substanz), wie Barium, trägt.

Bei diesem NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 wird in der folgenden Weise verhindert, daß NOx in die Umgebungsluft ausströmt. NOx wird aus dem Abgas entfernt, indem NOx durch das NOx speichernde Material gespeichert wird, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases hoch ist (Zustand mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis). Wenn hingegen die Sauerstoffkonzentration des Abgases niedrig oder Null ist (Zustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis), wird ein Ausströmen von NOx in die Umgebungsluft verhindert, indem das gespeicherte NOx freigesetzt und das freigesetzte NOx durch die katalytische Wirkung des Katalysatormetalls reduziert wird.

Ein erster Sauerstoffkonzentrationssensor 13 und ein zweiter Sauerstoffkonzentrationssensor 14 sind jeweils aufstromig bzw. abstromig, d.h. vor bzw. hinter dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator 11 angeordnet. Als der erste Sauerstoffkonzentrationssensor 13 und der zweite Sauerstoffkonzentrationssensor 14 kann ein Sensor verwendet werden, der nur die Sauerstoffkonzentration erfaßt. Es kann jedoch auch ein Sensor verwendet werden, in den ein &lgr;-Sensor (Sensor für den Luftüberschußfaktor), ein NOx-Konzentrationssensor und ein Sauerstoffkonzentrationssensor integriert bzw. eingebaut sind.

Zusätzlich sind, um die Temperatur des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators 11 zu beurteilen, ein erster Temperatursensor 15 und ein zweiter Temperatursensor 16 jeweils aufstromig bzw. abstromig von, d.h. vor bzw. hinter dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator 11, angeordnet.

Darüber hinaus ist ein HC-Zuführventil 12 für das Zuführen von Gasöl oder anderen Kraftstoffen, die zu einem Reduktionsmittel für NOx werden, d.h. Kohlenwasserstoffe (HC), in der Abgasleitung 4 aufstromig von dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator 11 angeordnet. Das HC-Zuführventil 12 leitet Kohlenwasserstoff (HC), welcher ein Kraftstoff, wie Gasöl, ist, aus einem nicht gezeigten Kraftstofftank direkt in die Abgasleitung 4 ein. Das HC-Zuführventil 12 beinhaltet eine Vorrichtung zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in den fetten Zustand oder in einen stöchiometrischen Zustand (Zustand mit theoretischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis) zu bringen. Es versteht sich, daß dieses HC-Zuführventil 12 auch weggelassen werden kann, wenn eine ähnliche Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch die Nacheinspritzung bei der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder eines Motors E erfolgt.

Dann ist eine Steuereinheit (ECU: Motorsteuereinheit) 20 installiert, die eine allgemeine Steuerung des Betriebs des Motors E ausführt und die die Steuerung der Regeneration der NOx-Entfernungsfähigkeit des NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysators 11 ausführt. Erfassungswerte von dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor 13 sowie dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor 14, dem ersten Temperatursensor 15 sowie dem zweiten Temperatursensor 16 und dergleichen werden in diese Steuereinheit 20 eingegeben. Signale zur Steuerung eines AGR-Ventils 6 des Motors E, einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 8 eines elektrisch gesteuerten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems für die Kraftstoffeinspritzung sowie eine Einlaßdrosselung 9 und dergleichen werden von der Steuereinheit 20 ausgegeben.

Bei dem Abgasreinigungssystem 1 fließen bzw. strömen die Luft A, das Abgas G und das zurückgeführte bzw. AGR-Gas Ge in folgender Weise. Die Luft A strömt durch einen Kompressor 3a eines Turboladers 3 und die Einlaßdrosselung (das Einlaßdrosselventil) 9 einer Einlaßleitung 2 und tritt durch einen Einlaßkrümmer 2a in den Zylinder ein. Dann wird die Menge der Luft A durch die Einlaßdrosselung (das Einlaßdrosselventil) 9 eingestellt. Das in dem Zylinder erzeugte Abgas G wiederum wird aus einem Abgaskrümmer 4a in die Abgasleitung 4 freigesetzt bzw. ausgestoßen, treibt eine Turbine 3b des Turboladers an, strömt durch die Emissionssteuervorrichtung 10 und wird durch einen nicht gezeigten Auspufftopf in die Umgebungsluft ausgestoßen. Das Abgas G wird zu dem durch die Emissionssteuervorrichtung 10 gereinigten Abgas Gc. Weiterhin strömt ein Teil des Abgases G als AGR-Gas Ge durch eine AGR-Kühlvorrichtung 7 und ein AGR-Ventil 6 einer AGR-Leitung 5 und wird wieder in den Einlaßkrümmer 2a eingeleitet. Die Menge des zurückgeführten bzw. AGR-Gases Ge wird durch das AGR-Ventil 6 eingestellt.

Die Steuereinheit des Abgasreinigungssystems 1 ist in eine Steuereinheit 20 des Motors E eingebaut. Die Steuereinheit 20 führt die Antriebssteuerung des Motors E und die Steuerung des Abgasreinigungssystems 1 aus. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Steuereinheit des Abgasreinigungssystems 1 so aufgebaut, daß eine Steuervorrichtung C1 für das Abgasreinigungssystem 1 bereitgestellt wird, die eine Vorrichtung C10 zur Erfassung der Zusammensetzung des Abgases, eine Steuervorrichtung C20 für den NOx-Speicher-Reduktionskatalysator und dergleichen beinhaltet.

Die Vorrichtung C10 zur Erfassung der Zusammensetzung des Abgases besteht aus einer Vorrichtung C11 zur Erfassung der NOx-Konzentration und einer Vorrichtung C12 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration. Die Vorrichtung C10 ist die Vorrichtung zur Erfassung der NOx-Konzentration und der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Die Vorrichtung C11 zur Erfassung der NOx-Konzentration besteht aus einem NOx-Konzentrationssensor und dergleichen, die nicht gezeigt sind. Die Vorrichtung C12 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration besteht aus dem ersten Sauerstoffkonzentrationssensor 13 und dem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor 14 und dergleichen. Es versteht sich, daß die Vorrichtung C11 zur Erfassung der NOx-Konzentration und die Vorrichtung C12 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration diesen Sensor gemeinsam verwenden, wenn ein Sensor verwendet wird, in den ein &lgr;-Sensor, ein NOx-Konzentrationssensor und ein Sauerstoffkonzentrationssensor integriert sind.

Die Steuervorrichtung C20 des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators ist eine Vorrichtung zum Ausführen der Regeneration des NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysators 11 und der Steuerung der Schwefelreinigung und dergleichen. Die Vorrichtung C20 besteht aus einer Vorrichtung C21 zur Beurteilung des Beginns der Regeneration des NOx-Katalysators, einer Vorrichtung C22 zur Steuerung der Regeneration des NOx-Katalysators, einer Vorrichtung C23 zur Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung, einer Vorrichtung C24 zur Steuerung der Schwefelreinigung und dergleichen.

Die Vorrichtung C21 zur Beurteilung des Beginns der Regeneration des NOx-Katalysators berechnet die Rate bzw. Geschwindigkeit, mit der NOx aus den NOx-Konzentrationen aufstromig und abstromig von dem NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 entfernt wird, und beurteilt bzw. entscheidet über den Beginn der Regeneration des NOx-Katalysators, wenn die Geschwindigkeit der NOx-Entfernung unter einen vorbestimmten Grenzwert absinkt. Die NOx-Konzentrationen werden beispielsweise durch die Vorrichtung C11 zur Erfassung der NOx-Konzentration erfaßt.

Zusätzlich stellt die Vorrichtung C22 zur Steuerung der Regeneration des NOx-Katalysators durch eine Nacheinspritzung oder eine Einspritzung in das Abgasrohr während der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung des Motors E, die AGR-Steuerung, die Steuerung der Einlaßdrosselung und dergleichen den Zustand des Abgases auf einen vorbestimmten Zustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einen vorbestimmten Temperaturbereich (ungefähr 200°C bis 600°C, in Abhängigkeit von dem Katalysator) ein. Dadurch wird die NOx-Entfernungsleistung, d.h. die NOx-Speicherkapazität, wiederhergestellt und der NOx-Katalysator wird regeneriert.

Des weiteren ist die Vorrichtung C23 zur Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung die Vorrichtung, die entscheidet, ob die Steuerung der Schwefelreinigung gestartet werden soll oder nicht; dies geschieht auf Basis der Frage, ob sich ausreichend Schwefel angesammelt hat, so daß die NOx-Speicherkapazität verschlechtert wird, oder nicht, und dies wird ermittelt, indem die angesammelte Schwefelmenge Sa multipliziert wird oder indem andere Verfahren verwendet werden. Die Vorrichtung C23 entscheidet, daß die Schwefelreinigung gestartet werden soll, wenn die angesammelte Schwefelmenge bzw. Schwefelansammlungsmenge Sa einem vorbestimmten Grenzwert SAO entspricht oder darüber liegt.

Die Vorrichtung C24 zur Steuerung der Schwefelreinigung besteht aus einer Vorrichtung C241 zur Steuerung der Erhöhung der Katalysatortemperatur, einer ersten Vorrichtung C242 für die Schwefelreinigung und einer zweiten Vorrichtung C243 für die Schwefelreinigung. Die Vorrichtung C24 führt die Schwefelreinigung in effizienter Weise aus, wobei die Emission von Kohlenmonoxid (CO) in die Umgebungsluft beschränkt wird. Die Vorrichtung C241 zur Steuerung der Erhöhung der Katalysatortemperatur ist eine Vorrichtung, mit der die Temperatur des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators erhöht wird, bis die Schwefelreinigung möglich ist, indem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases durch eine Nacheinspritzung oder eine Einspritzung in das Abgasrohr gesteuert wird und indem eine AGR-Steuerung und eine Steuerung der Einlaßdrosselung ausgeführt werden. Weiterhin ist die erste Vorrichtung C242 für die Schwefelreinigung eine Vorrichtung, die die Schwefelreinigung ausführt, indem ein erstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (&lgr; = 0,93 bis 0,98, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor) auf das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird. Die zweite Vorrichtung C243 für die Schwefelreinigung ist eine Vorrichtung, die die Schwefelreinigung ausführt, indem ein zweites Luft/Kraftstoff-Verhältnis (&lgr; = 0,997 bis 1,002, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor) auf das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird.

Das Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Abgasreinigungssystem 1, welches mit diesen Steuervorrichtungen des Abgasreinigungssystems ausgestattet ist, wird gemäß einem Steuerungsablauf für die Schwefelreinigung ausgeführt, wie es in 3 gezeigt ist.

Dieser Steuerungsablauf in 3 ist in Form des folgenden Steuerungsablaufs dargestellt. Das heißt, der Steuerungsablauf wird von dem Steuerungsablauf der gesamten Steuerung für das Abgasreinigungssystem 1 zusammen mit dem die Regeneration der NOx-Speicherkapazität des NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysators 11 und dergleichen betreffenden Steuerungsablauf wiederholt aufgerufen. Der Steuerungsablauf beurteilt, ob die Schwefelreinigung erforderlich ist oder nicht, und führt die Schwefelreinigung aus, wenn sie erforderlich ist.

Zu Beginn der Schwefelreinigung wird in Schritt S10 die von dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator des NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysators 11 angesammelte und gespeicherte Schwefelansammlungsmenge Sa auf Basis des Kraftstoffverbrauchs und der in dem Kraftstoff enthaltenen Schwefelmenge berechnet.

Im nächsten Schritt S11 wird von der Vorrichtung C23 zur Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung beurteilt, ob die Schwefelreinigung gestartet werden soll oder nicht. Bei dieser Beurteilung wird die Schwefelreinigung gestartet, wenn die Schwefelansammlungsmenge Sa einem vorbestimmten Grenzwert Sa0 entspricht oder darüber liegt. Wenn bei der Beurteilung in Schritt S11 entschieden wird, daß die Schwefelreinigung nicht gestartet werden soll, wird der Steuerungsablauf für diese Schwefelreinigung beendet und kehrt zurück. Wenn entschieden wird, daß die Schwefelreinigung gestartet werden soll, wird mit Schritt S12 fortgesetzt.

Bei der Überprüfung der Katalysatortemperatur in Schritt S12 wird die Katalysatortemperatur Tc auf Basis von Temperaturen, die von dem ersten Temperatursensor 15 und dem zweiten Temperatursensor 16 erfaßt wurden, berechnet, und es wird beurteilt, ob die Katalysatortemperatur Tc einer vorbestimmten Beurteilungstemperatur (Grenzwert) Tc entspricht oder darüber liegt. Diese vorbestimmte Beurteilungstemperatur liegt in etwa im Bereich von 600°C bis 650°C, je nach Katalysator, und soll der Temperaturwert sein, bei dem Schwefel gereinigt wird. Der Wert wird im Vorfeld durch Tests bestimmt. Wenn die Katalysatortemperatur Tc der vorbestimmten Beurteilungstemperatur Tc0 entspricht oder darüber liegt, wird ohne Änderung mit Schritt S14 fortgesetzt. Wenn die Katalysatortemperatur Tc jedoch niedriger ist als die vorbestimmte Beurteilungstemperatur Tc0, kann die Schwefelreinigung nicht in effizienter Weise ausgeführt werden. Wenn daher beurteilt wird, daß die Katalysatortemperatur Tc niedriger ist als die vorbestimmte Beurteilungstemperatur Tc0, wird in Schritt S13 von der Vorrichtung C241 zur Steuerung der Erhöhung der Katalysatortemperatur die Steuerung zur Erhöhung der Katalysatortemperatur ausgeführt, bis die Katalysatortemperatur Tc der vorbestimmten Beurteilungstemperatur Tc0 entspricht oder darüber liegt. Danach setzt der Ablauf mit Schritt S14 fort. Insbesondere wird, nachdem in Schritt S13 die Steuerung zur Erhöhung der Katalysatortemperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeführt wurde, die Überprüfung der Katalysatortemperatur aus Schritt S12 wiederholt. Die vorbestimmte Zeitdauer ist eine Zeitdauer, die mit dem Intervall zur Überprüfung der Katalysatortemperatur verknüpft ist.

Bei der Steuerung zur Erhöhung der Katalysatortemperatur wird durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 8 eine Nacheinspritzung in den Zylinder des Motors E ausgeführt, oder es wird eine Einspritzung in das Abgasrohr ausgeführt, indem HC, welcher ein Brennstoff, wie Gasöl, ist, aus einem HC-Zuführventil 12 direkt in die Abgasleitung 4 eingeleitet wird. Dadurch wird HC auf dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator aktiviert und die Temperatur des Katalysators wird durch die Oxidationswärme erhöht. Es versteht sich, daß die AGR-Steuerung und die Steuerung der Einlaßdrosselung parallel ausgeführt werden.

In den nachfolgenden Schritten S14 bis S18 wird die Steuerung der Schwefelreinigung ausgeführt. Zuerst wird in Schritt S14 die Sauerstoffkonzentration überprüft, um zu beurteilen, ob NOx aus dem NOx-Speicher-Reduktionskatalysator freigesetzt wird.

Im Laufe der Überprüfung der Sauerstoffkonzentration wird, wenn die abstromige Sauerstoffkonzentration Od, die durch den zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor 14 erfaßt wird, einem vorbestimmten Grenzwert Od0 (beispielsweise etwa 0 bis 0,2% oder etwa 0,997 bis 1,002, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor (&lgr;)) entspricht oder darüber liegt, beurteilt, daß sich die Schwefelreinigung in der Vorphase oder im frühen Stadium befindet, wobei NOx freigesetzt wird. Das erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis von &lgr; = 0,93 bis 0,98, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, wird von der ersten Schwefelreinigungsvorrichtung S242 als das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt, bis die abstromige Sauerstoffkonzentration Od unter den vorbestimmten Grenzwert Od0 absinkt, und die erste Steuerung der Schwefelreinigung wird ausgeführt. Bei dieser Steuerung wird das in den NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 strömende Abgas durch eine Rückkopplungssteuerung der aufstromigen Sauerstoffkonzentration, die durch den ersten Sauerstoffkonzentrationssensor 13 und dergleichen erfaßt wird, auf ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit Kraftstoffüberschuß (Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches kleiner ist als das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis) gesetzt, während parallel dazu die AGR-Steuerung und die Steuerung des Einlaßventils (der Einlaßdrosselung) zum Reduzieren des Abgasstroms ausgeführt werden. Insbesondere wird, nachdem die erste Steuerung der Schwefelreinigung von Schritt S15 für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeführt wurde, die Überprüfung der Sauerstoffkonzentration von Schritt S14 wiederholt. Die vorbestimmte Zeitdauer ist eine Zeitdauer, die mit dem Intervall zur Überprüfung der Sauerstoffkonzentration verknüpft ist.

Bei der ersten Steuerung der Schwefelreinigung wird, wenn der NOx-Speicher-Reduktionskatalysator einen sauerstofffreien Zustand mit hoher Temperatur erreicht, Schwefel, der in Form von Sulfat in dem Speichermaterial des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators mit hoher Temperatur gespeichert wurde, in Form von Schwefeldioxid (SO2) freigesetzt. Dagegen wird NOx, das gleichzeitig in Form von Nitrid gespeichert wurde, in Form von Stickstoffdioxid (NO2) freigesetzt. Dieses Stickstoffdioxid (NO2) wird durch die katalytische Wirkung eines Edelmetall-Oxidationskatalysators reduziert, wird zu Stickstoff (N2) und erzeugt gleichzeitig Sauerstoff (O2). Kohlenmonoxid (CO) in dem Abgas wird oxidiert und dadurch harmlos gemacht und wird in Form von Kohlendioxid (CO2) in die Umgebungsluft freigesetzt.

Bei der Schwefelreinigung, während welcher NOx freigesetzt wird, findet somit eine Freisetzung von Kohlenmonoxid (CO) in die Umgebungsluft (Entweichen von CO) kaum statt. Zusätzlich entspricht die abstromige Sauerstoffkonzentration Od, die durch den zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor 14 abstromig von dem NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 erfaßt wird, dem vorbestimmten Grenzwert Od0 oder wird durch Sauerstoff (O2), der durch die Reduktion von Stickstoffdioxid (NO2) erzeugt wird, größer.

Die Reaktion der Freisetzung von NOx, das in Form von Nitrid gespeichert wurde, erfolgt leichter als die Freisetzung von Schwefel, der in Form von Sulfat in dem Speichermaterial des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators gespeichert wurde. Daher endet die Freisetzung von NOx vor Beendigung der Schwefelreinigung, und die Schwefelreinigung schreitet weiter fort. Wenn die Freisetzung von NOx sich ihrem Ende nähert, nimmt auch die Erzeugung von Sauerstoff (O2) ab. Folglich kann, wenn die erste Steuerung der Schwefelreinigung aufrechterhalten wird, Kohlenmonoxid (CO) in dem Abgas nicht vollständig oxidiert werden, und die Menge des in die Umgebungsluft freigesetzten Kohlenmonoxids (CO) nimmt zu, was ein Entweichen von CO bewirkt.

Um das Entweichen von CO zu vermeiden, wird in der vorliegenden Erfindung die abstromige Sauerstoffkonzentration Od überwacht, und die Sauerstoffkonzentration wird in Schritt S14 überprüft. Wenn die abstromige Sauerstoffkonzentration Od plötzlich zu fallen beginnt und unter den vorbestimmten Grenzwert Od0 sinkt, wird beurteilt, daß die Schwefelreinigung in die Anaphase oder die Abschlußphase eingetreten ist, in der die Freisetzung von NOx beendet wird. Dann wird die erste Steuerung der Schwefelreinigung beendet, und es erfolgt ein Übergang zur zweiten Steuerung der Schwefelreinigung von Schritt S18.

Bei der zweiten Steuerung der Schwefelreinigung wird das zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis &lgr; = 0,997 bis 1,002, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, durch die zweite Schwefelreinigungsvorrichtung C243 als Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt, bis beurteilt wird, daß die Schwefelreinigung in Schritt S17 beendet wurde, und die zweite Steuerung der Schwefelreinigung wird ausgeführt. Bei dieser Steuerung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in dem NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 strömenden Abgases durch eine Rückkopplungssteuerung der aufstromigen Sauerstoffkonzentration, die durch den ersten Sauerstoffkonzentrationssensor 13 und dergleichen erfaßt wird, auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis (theoretisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis) gesetzt, während parallel dazu eine AGR-Steuerung oder eine Einlaßventilsteuerung ausgeführt werden, um den Abgasfluß zu reduzieren, ähnlich wie bei der ersten Steuerung der Schwefelreinigung. Insbesondere werden nach Ausführen der zweiten Steuerung der Schwefelreinigung von Schritt S18 für eine vorbestimmte Zeitdauer die Berechnung des integrierten Wertes Sp der desorbierten Schwefelmenge bzw. Schwefeldesorptionsmenge aus Schritt S16 und die Überprüfung der Beendigung der Schwefelreinigung von Schritt S17 wiederholt. Die vorbestimmte Zeitdauer ist eine Zeitdauer, die mit dem Intervall zur Überprüfung der Beendigung der Schwefelreinigung verknüpft ist.

Durch die Erhöhung der aufstromigen Sauerstoffkonzentration Ou durch Setzen des Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem ersten Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis und durch Verändern des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des in dem NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 strömenden Abgases von dem Zustand mit fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf den Zustand mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis verbleibt eine geringe Menge an Sauerstoff (O2) in dem Abgas des NOx-Speicher-Reduktionskatalysators 11. Somit wird Kohlenmonoxid (CO) in dem Abgas oxidiert und durch den Sauerstoff (O2) harmlos gemacht und wird in Form von Kohlendioxid (CO2) in die Umgebungsluft freigesetzt. Folglich ist es möglich, die Schwefelreinigung aufrechtzuerhalten bzw. fortzuführen und gleichzeitig ein Entweichen von CO zu verhindern, selbst nachdem die Freisetzung von NOx beendet wurde.

Die Beurteilung der Beendigung der Schwefelreinigung in Schritt S17 wird ausgeführt, indem beurteilt wird, ob der in Schritt S16 berechnete integrierte Wert Sp der desorbierten Schwefelmenge (integrierter Wert der freigesetzten Schwefelmenge) der in Schritt S10 berechneten Schwefelansammlungsmenge Sa entspricht oder darüber liegt. Der integrierte Wert Sp der Schwefeldesorptionsmenge wird bestimmt, indem die Entschwefelungsmenge, die in Bezug auf einen Fahrzustand des Motors erhalten wird, und die zuvor eingegebenen Aufzeichnungsdaten der Entschwefelungsmenge und dergleichen auf Basis der durch den ersten Temperatursensor 15 und den zweiten Temperatursensor 16 erfaßten Temperatur integriert werden. Es wird bestimmt, daß die Schwefelreinigung beendet wurde, und die zweite Steuerung der Schwefelreinigung wird beendet und kehrt zurück, wenn der integrierte Wert Sp der desorbierten Schwefelmenge bei der Beurteilung von Schritt S17 der Schwefelansammlungsmenge Sa entspricht oder darüber liegt. Es versteht sich, daß mit Schritt S18 fortgesetzt wird, wenn der integrierte Wert Sp der desorbierten Schwefelmenge bei der Beurteilung von Schritt S17 nicht der Schwefelansammlungsmenge Sa entspricht oder darüber liegt. Dann erfolgt in Schritt S18, nachdem die zweite Schwefelreinigung für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeführt wurde, eine Rückkehr zu Schritt S16, um den integrierten Wert Sp der desorbierten Schwefelmenge zu integrieren. Dann wird die Beurteilung von Schritt S17 wiederholt.

Gemäß der vorgenannten Steuerung der Schwefelreinigung und des Abgasreinigungssystems 1 kann die Schwefelreinigung in effizienter Weise ausgeführt werden, während gleichzeitig verhindert wird, daß Kohlenmonoxid (CO) während der Schwefelreinigung und insbesondere in der Anaphase der Schwefelreinigung, in der die Freisetzung von NOx beendet wurde, in die Umgebungsluft ausströmt.

In der vorausgegangenen Beschreibung wurde die Emissionssteuervorrichtung 10 so beschrieben, daß sie lediglich aus dem NOx-Speicher-Reduktions-Abgaskatalysator 11 besteht. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch in Fällen eingesetzt werden, bei denen die Vorrichtung in Kombination mit einem Dieselpartikelfilter (DPF), der als separater Körper gebildet ist, ausgestaltet ist, oder bei denen sie so ausgestaltet ist, daß der NOx-Speicher-Reduktionskatalysator von dem DPF getragen wird.


Anspruch[de]
Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung unter Verwendung eines Abgasreinigungssystems für das Entfernen von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors mittels eines NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators, wobei das Abgasreinigungssystem aufweist:

eine Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration für das Erfassen der Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators,

eine Vorrichtung zur Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung und

eine Vorrichtung zum Steuern der Schwefelreinigung, die mit der Steuerung des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas einhergeht,

wobei das Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung folgende Schritte beinhaltet:

Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas durch Einstellen eines Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welches ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, mittels der Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung nach Beginn der Schwefelreinigung, und

anschließendes Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas durch Verändern des Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf ein vorbestimmtes zweites Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, wenn die durch eine Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration gemessene Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite eines NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators unter einen vorbestimmten Grenzwert fällt.
Verfahren zur Steuerung der Schwefelreinigung nach Anspruch 1, wobei:

das vorbestimmte erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 0,93 und 0,98, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, beträgt und

das vorbestimmte zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 0,997 und 1,002, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, beträgt.
Abgasreinigungssystem zum Entfernen von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors mittels eines NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators, wobei das System folgendes beinhaltet:

eine Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators,

eine Vorrichtung zur Beurteilung des Beginns der Schwefelreinigung und

eine Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung, die mit der Steuerung des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas einhergeht, wobei

die Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung folgendes beinhaltet:

eine erste Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung für das Steuern des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas auf ein vorbestimmtes erstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und

eine zweite Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung für das Steuern des Zustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgas auf ein vorbestimmtes zweites Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und wobei

nach dem Beginn der Schwefelreinigung

die Schwefelreinigung durch die erste Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung gesteuert wird, wenn die Sauerstoffkonzentration auf der abstromigen Seite des NOx-Speicher-Reduktionstyp-Katalysators, die mittels einer Vorrichtung zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration gemessen wurde, einem vorbestimmten Grenzwert entspricht oder darüber liegt, und

die Schwefelreinigung durch die zweite Vorrichtung zur Steuerung der Schwefelreinigung gesteuert wird, wenn sie unterhalb des vorbestimmten Grenzwerts liegt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 3, wobei

das vorbestimmte erste Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 0,93 und 0,98, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, beträgt und

das vorbestimmte zweite Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 0,997 und 1,002, umgerechnet in den Luftüberschußfaktor, beträgt.






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