DE69817649T2 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen NOx-Absorber zum Beseitigen von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors enthält.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem NOx-Absorber in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors ist in der Technik bekannt. Ein NOx-Absorber absorbiert NOx aus dem Abgas, wenn das aus einem Motor strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, und setzt das absorbierte NOx frei und reduziert es, wenn das aus dem Motor strömende Abgas ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist. Eine Abgasreinigungsvorrichtung dieser Art wird zum Beispiel in der internationalen Patentanmeldung WO93-25806 beschrieben. Bei der Abgasreinigungsvorrichtung in der Patentanmeldung '806 wird ein NOx-Absorber zum Absorbieren von NOx aus dem Abgas eines Magermotors verwendet, der mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden kann. Die Vorrichtung in der Patentanmeldung '806 ist mit einem Mittel zum Ermitteln der durch den NOx-Absorber absorbierten NOx-Menge ausgerüstet und überwacht die Menge des absorbierten NOx während des Betriebs des Motors mit magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Wenn die Menge des absorbierten NOx einen vorgegebenen Wert erreicht, verringert die Vorrichtung die Sauerstoffkonzentration im Abgas, damit der NOx-Absorber das absorbierte NOx freisetzt und unter Verwendung reduzierender Substanzen wie HC bzw. CO im Abgas reduziert (in der vorliegenden Beschreibung wird die Operation, durch welche der NOx-Absorber das absorbierte NOx freisetzt und zu N2 reduziert, als „Regenerierungsoperation" bezeichnet). Die Vorrichtung in der Patentanmeldung '806 verhindert, dass der NOx-Absorber durch das absorbierte NOx gesättigt wird, indem die Regenerierungsoperation durchgeführt wird, wenn die Menge des im NOx-Absorber absorbierten NOx den vorgegebenen Wert erreicht.
  • Bei der Vorrichtung der Patentanmeldung '806 besteht jedoch das Problem, dass das absorbierte NOx aus dem NOx-Absorber freigesetzt werden kann, nachdem der Motor angehalten wurde, und dann in die Atmosphäre austreten kann. Wie später erläutert wird, hängt die maximale NOx-Menge, die der NOx-Absorber absorbieren und binden kann, d. h. die NOx-Sättigungsmenge, von der Temperatur des NOx-Absorbers ab. Normalerweise ist der NOx-Absorber in der Abgasleitung an einer Stelle angebracht, an der die Temperatur des NOx-Absorbers in dem Bereich liegt, wo die NOx-Sättigungsmenge den Maximalwert annimmt (zum Beispiel 300°C bis 500°C), und der oben erwähnte vorgegebene Wert des absorbierten NOx, an welchem die Regenerierungsoperation beginnt, wird relativ hoch gewählt (zum Beispiel im obigen Temperaturbereich 70 bis 80% der maximalen NOx-Sättigungsmenge). Wenn der Motor angehalten wird, unmittelbar bevor die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge den oben erwähnten vorgegebenen Wert erreicht, ist daher im NOx-Absorber eine ziemlich große NOx-Menge gebunden, nachdem der Motor angehalten wurde. Da die Temperatur des NOx-Absorbers jedoch infolge der Wärmestrahlung vom NOx-Absorber nach dem Anhalten des Motors sinkt, verringert sich die NOx-Sättigungsmenge (d. h. die maximale NOx-Menge, die der NOx-Absorber binden kann). Wenn nun die NOx-Sättigungsmenge infolge der Abkühlung des NOx-Absorbers die gegenwärtig im NOx-Absorber gebundene Menge unterschreitet, wird die die NOx-Sättigungsmenge übersteigende NOx-Menge aus dem NOx-Absorber freigesetzt und in die Atmosphäre abgegeben, ohne reduziert zu werden. Die Menge des in die Atmosphäre abgegebenen NOx ist umso größer, je größer die maximale NOx-Sättigungsmenge des NOx-Absorbers, d. h. die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbers, ist. Wenn also ein NOx-Absorber mit einer hohen NOx-Absorptionskapazität verwendet wird, nimmt auch die nach dem Anhalten des Motors in die Atmosphäre abgegebene NOx-Menge zu.
  • Zu diesem Problem kommt es nicht, wenn für den oben erwähnten vorgegebenen Wert des absorbierten NOx, bei dem die Regenerierungsoperation beginnt (im Folgenden als „Regenerierungsmenge" bezeichnet), ein relativ niedriger Wert gewählt wird. Durch die Wahl einer niedrigeren Regenerierungsmenge wird der Maximalwert der während des Motorbetriebs im NOx-Absorber absorbierten und gebundenen NOx-Menge verringert. Wenn also für die Regenerierungsmenge ein hinreichend niedriger Wert gewählt wird, übersteigt die im NOx-Absorber gebundene NOx-Menge bei angehaltenem Motor auch dann niemals die NOx-Sättigungsmenge, wenn sich die NOx-Sättigungsmenge nach dem Anhalten des Motors infolge der Abkühlung des NOx-Absorbers verringert.
  • Wird jedoch für die Regenerierungsmenge ein niedrigerer Wert gewählt, kann die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbers nicht voll ausgenutzt werden. Wenn zum Beispiel anstelle der üblichen 70 bis 80% der maximalen NOx-Sättigungsmenge eine Regenerierungsmenge von 20% gewählt wird, nimmt die Häufigkeit der Regenerierungsoperation während des Motorbetriebs etwa um das Dreifache zu. Wenn die Häufigkeit der Regenerierungsoperation zunimmt, kann es zu Problemen wie der Verschlechterung der Laufeigenschaften infolge veränderter Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse des Motors und eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs kommen. Deshalb stellt die Wahl eines niedrigeren Wertes für die Regenerierungsmenge keine praktische Lösung dar.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Angesichts der obigen Probleme beim Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, welche die NOx-Absorptionskapazität eines NOx-Absorbers voll ausnutzen kann, ohne nach dem Anhalten des Motors unreduziertes NOx in die Atmosphäre abzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale nach Anspruch 1 gelöst.
  • Im NOx-Absorber ist auch beim Anhalten des Motors eine bestimmte NOx-Menge gebunden. Diese NOx-Menge kann groß sein, wenn die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbers groß ist. Deshalb kann unreduziertes NOx in die Atmosphäre abgegeben werden, wenn der NOx-Absorber nach dem Anhalten des Motor abkühlt. Gemäß der vorliegenden Erfindung führt jedoch das Regenerierungsmittel die Regenerierungsoperation bereits durch, wenn der Motor angehalten werden soll, sodass der NOx-Absorber das absorbierte NOx freisetzt und reduziert. Wenn nun die Regenerierungsoperation bereits beendet ist, nachdem der Motor angehalten wurde, nimmt die im NOx-Absorber gebundene NOx-Menge ab und bleibt auch dann immer niedriger als die NOx-Sättigungsmenge, wenn der NOx-Absorber nach dem Anhalten des Motors abkühlt.
  • Wenn für die Regenerierungsmenge des NOx-Absorbers ein üblicher Wert gewählt wird, kann die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbers voll ausgenutzt werden, ohne dass der NOx-Absorber unreduziertes NOx in die Atmosphäre abgeben kann. Dadurch lässt sich die Häufigkeit der Regenerierungsoperation durch Verwendung eines NOx-Absorbers mit einer größeren NOx-Absorptionskapazität verringern.
  • Wenn ein NOx-Absorber mit einer hinreichend großen NOx-Absorptionskapazität verwendet wird, d. h., wenn die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbers größer ist als die während der gesamten Motorbetriebsdauer vom Motor abgegebene Gesamtmenge NOx, ist die Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers während des Motorbetriebs nicht erforderlich. In diesem Fall wird jedoch infolge Abkühlung aus dem NOx-Absorber eine große NOx-Menge freigesetzt. Obwohl nach dem Anhalten des Motors kein NOx aus dem NOx-Absorber freigesetzt wird, nimmt ferner die im NOx-Absorber gebundene NOx-Menge nicht ab, wenn überhaupt keine Regenerierungsoperation stattfindet. Das bedeutet, dass der NOx-Absorber beim Neustart des Motors in einem Zustand mit dem Absorbieren des NOx aus dem Abgas beginnen muss, bei dem die in ihm absorbierte NOx-Menge bereits relativ hoch ist. Dadurch kann es während des folgenden Motorbetriebs zur Sättigung des NOx-Absorbers durch NOx kommen.
  • Dieses Problem lässt sich ebenfalls lösen. Da der NOx-Absorber bei jedem Motorhalt regeneriert wird, kann der NOx-Absorber beim Neustart des Motors immer in einem Zustand mit dem Absorbieren des NOx beginnen, bei dem die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge sehr gering ist. Dadurch kann der NOx- Absorber während des Motorbetriebs nicht durch das im Abgas enthaltene NOx gesättigt werden, wenn ein NOx-Absorber mit einer hinreichend hohen NOx-Absorptionskapazität verwendet wird. Durch die Erfindung kann die Notwendigkeit der Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers während des Motorbetriebs und die damit verbundene Verschlechterung der Laufeigenschaften sowie der erhöhte Kraftstoffverbrauch entfallen, wenn man einen NOx-Absorber mit einer hinreichend hohen NOx-Absorptionskapazität verwendet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, wobei:
  • 1 schematisch eine Ausführungsart der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die für einen Verbrennungsmotor eines Autos eingesetzt wird;
  • 2 ein Beispiel einer bei der Berechnung der eingespritzten Kraftstoffmenge verwendeten Zahlentabelle zeigt;
  • 3 einen typische Änderung der Zusammensetzung des Abgases eines Verbrennungsmotors als Funktion der Änderung des Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors zeigt;
  • 4A und 4B einen Absorptions- und Freisetzungsmechanismus des NOx-Absorbers veranschaulichen;
  • 5 das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors von 1 während der Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers veranschaulicht;
  • 6 eine typische Änderung der Menge des durch einen Verbrennungsmotor je Zeiteinheit erzeugten NOx als Funktion der Belastung des Motors veranschaulicht;
  • 7 ein Ablaufdiagramm ist, welches ein Beispiel einer Berechnungs(Ermittlungs-)operation der im NOx-Absorber in 1 absorbierten NOx-Menge ist;
  • 8 ein Ablaufdiagramm ist, welches ein Beispiel der Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers veranschaulicht;
  • 9 eine typische Änderung der NOx-Sättigungsmenge des NOx-Absorbers als Funktion dessen Temperatur veranschaulicht;
  • 10 ein Ablaufdiagramm ist, welches ein Beispiel der Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers darstellt, die nach dem Anhalten des Motors durchgeführt wird;
  • 11 ein Ablaufdiagramm ist, welches eine Zähloperation eines in der Operation in 19 verwendeten Zeitzählers veranschaulicht;
  • 12 schematisch ein Beispiel der Abgasreinigungsvorrichtung darstellt, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSART
  • 1 ist eine Zeichnung, die schematisch die allgemeine Konfiguration einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung darstellt, die bei einem Verbrennungsmotor eines Autos eingesetzt wird.
  • In 1 stellt die Bezugszahl 1 einen Verbrennungsmotor eines Autos dar. Bei dieser Ausführungsart ist der Motor 1 ein Mehrzylindermotor, und in 1 ist nur einer der Zylinder des Motors 1 dargestellt.
  • In 1 gehören zu den jeweiligen Zylindern ein Verbrennungsraum 3, ein Kolben 2, eine Zündkerze 4, ein Einlasskanal 6 mit einem Ansaugventil 5 und ein Auslasskanal 8 mit einem Auslassventil 7. Die Einlasskanäle 6 der jeweiligen Zylinder sind über einen Ansaugkrümmer 9 mit einem Druckausgleichbehälter 10 verbunden, und auf dem Ansaugkrümmer 9 ist direkt neben jedem Einlasskanal 6 ein Kraftstoffeinspritzventil 11 angebracht. Die Kraftstoffeinspritzventile 11 spritzen Kraftstoff unter hohem Druck in den Einlasskanal 6 der jeweiligen Zylinder.
  • Der Druckausgleichbehälter 10 ist über eine Ansaugluftleitung 12 und einen Luftströmungsmesser 13 mit einem Ansaugluftfilter 14 verbunden. Die Bezugszahl 15 stellt ein Drosselventil dar, welches in der Ansaugluftleitung 12 angebracht ist.
  • Die Auslasskanäle 8 der jeweiligen Zylinder sind über einen Abgaskrümmer 16 mit einer Hauptabgasleitung 17 verbunden. Im Verlauf der Abgasleitung 17 ist ein Gehäuse 19 angebracht, welches einen NOx-Absorber 18 enthält. Der NOx-Absorber 18 wird später eingehend erläutert werden.
  • Die Bezugszahl 30 in 1 stellt eine Steuerschaltung 30 des Motors 1 dar. Die Steuerschaltung 30 besteht zum Beispiel aus einem Mikrocomputer, der mit einem ROM (Nur-Lese-Speicher, read only memory) 32, einem RAM (Arbeitsspeicher, random access memory) 33, einer CPU (zentrale Recheneinheit, microprocessor) 34, einem Eingabeanschluss 35 und einem Aus gabeanschluss 36 ausgestattet ist, welche über einen bidirektionalen Bus 31 miteinander verbunden sind.
  • Der Luftstrommesser 13 zum Beispiel ist ein Potentiometer, welches ein der durchströmenden und dem Motor 1 zugeführten Luftmenge proportionales Analogspannungssignal erzeugt. Das Signal aus dem Luftstrommesser 13 wird über einen Analog-Digital-(A/D)-Umsetzer 37 zum Eingabeanschluss 35 der Steuerschaltung 30 gesendet. Ferner wird ein die Drehzahl des Motors 1 darstellendes Impulssignal von einem neben der Kurbelwelle des Motors 1 angebrachten Drehzahlsensor 23 zum Eingabeanschluss 35 gesendet.
  • Der Ausgabeanschluss 36 ist über eine Leistungssteuerschaltung 39 und eine Zündschaltung 38 mit den Kraftstoffeinspritzventilen 11 bzw. den Zündkerzen 4 der jeweiligen Zylinder verbunden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart berechnet die Steuerschaltung 30 in einer (nicht gezeigten) Operation zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge die einzuspritzende Kraftstoffmenge TAU anhand der Formel TAU = TP × Kt, wobei TP eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge und Kt einen Korrekturfaktor darstellt. Die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge TP ist eine Kraftstoffmenge, die erforderlich ist, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Verbrennungsraum einzuhalten. Der Wert der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge TP wird zum Beispiel experimentell mit einem realen Motor ermittelt und in Form einer Zahlentabelle als Funktion der Motorbelastungsbedingungen (wie zum Beispiel der Ansaugluftmenge je Motorumdrehung Q/N und der Motordrehzahl N) im ROM 32 gespeichert. 2 zeigt eine typische Form der zur Berechnung der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge TP verwendeten Zahlentabelle.
  • Der Korrekturfaktor Kt dient zur Einstellung des Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Motors (d. h., des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu den Verbrennungsräumen des Motors 1 geleiteten Luft-Kraftstoff-Gemisches). Wenn Kt auf 1,0 eingestellt wird, wird das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors stöchiometrisch. Wenn der Korrekturfaktor Kt auf Kt < 1,0 eingestellt wird, wird das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als stöchiometrisch, d. h. der Motor wird mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben. Wenn hingegen der Korrekturfaktor Kt auf Kt > 1,0 eingestellt wird, wird das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors kleiner als stöchiometrisch, d. h., der Motor 1 wird mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart wird der Wert Kt beim Normalbetrieb des Motors 1 auf beispielsweise Kt = 0,7 gehalten, um den Motor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu betreiben.
  • 3 veranschaulicht schematisch die Konzentrationsänderungen von O2 und unverbranntem HC und CO im Abgas als Funktion von der Änderung des Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors 1. 3 zeigt, dass die Konzentrationen von unverbranntem HC und CO in dem Maße ansteigen, wie das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors fetter wird, und dass die O2-Konzentration in dem Maße ansteigt, wie das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer wird.
  • Der NOx-Absorber verwendet bei dieser Ausführungsart zum Beispiel als Trägermaterial Aluminiumoxid und Edelmetalle wie zum Beispiel Platin Pt oder Rhodium Rh sowie mindestens eine aus der Gruppe der Alkalimetalle ausgewählte Substanz wie zum Beispiel Kalium K, Natrium Na, Lithium Li oder Cäsium Cs; ei ne aus der Gruppe der Erdalkalimetalle ausgewählte Substanz wie zum Beispiel Barium Ba oder Calcium Ca; bzw. eine aus der Gruppe der Seltenerdmetalle ausgewählte Substanz wie zum Beispiel Lanthan La oder Yttrium Y, die darauf aufgebracht sind. Der NOx-Absorber 18 absorbiert NOx aus dem in den NOx-Absorber strömenden Abgas, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, und setzt das absorbierte NOx frei, wenn die Sauerstoffkonzentration des in den NOx-Absorber strömenden Abgases sinkt.
  • Bei der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff „Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases" für ein Verhältnis der dem Motor oder den Abgasleitungen vor dem NOx-Absorber 18 zugeführten Luft- und Kraftstoffmengen verwendet. Wenn also der Abgasleitung vor dem NOx-Absorber 18 keine Luft und kein Kraftstoff (oder verbrennbare Substanz) zugeführt wird, wird deshalb des Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases gleich dem Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors sein (d. h. gleich dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Verbrennungsräumen des Motors zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches).
  • Wenn der NOx-Absorber in die Abgasleitung des Motors eingebaut ist, ist es der NOx-Absorber, der die oben erwähnte Operation des Absorbierens und Freisetzens von NOx tatsächlich ausführt. Der Mechanismus dieser Absorptions- und Freisetzungsoperation des NOx-Absorber ist zwar bisher noch nicht geklärt, man nimmt jedoch an, dass die Absorptions- und Freisetzungsoperation nach dem in den 4A und 4B gezeigten Mechanismus verläuft. Die 4A und 4B erklären in Form eines Beispiels den Mechanismus der Absorptions- und Freisetzungsoperation für den Fall, dass auf das Trägermaterial Platin Pt und Barium Ba aufgebracht sind, man kann jedoch davon ausgehen, dass bei Verwendung anderer Edelmetalle, Alkalime talle, Erdalkalimetalle oder Seltenerdmetalle ein ähnlicher Mechanismus vorliegt.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, steigt die Sauerstoffkonzentration im Abgas ziemlich stark an. Wie 4A zeigt, wird der Sauerstoff O2 in diesem Fall auf der Oberfläche des Platins Pt in Form von O2 – oder O2– abgeschieden. Das NO des Abgases reagiert mit dem O2_ oder O2– an der Oberfläche des Platins Pt und wird zu NO2 umgesetzt (2NO + O2 --> 2NO2). Dann wird auf dem Platin Pt ein Teil des erzeugten NO2 oxidiert und im NOx-Absorber absorbiert. Während das NO2 durch das Bariumoxid BaO gebunden wird, wird es in Form von Nitrationen NO3 – im Absorber verteilt (siehe 4A). Auf diese Weise wird das NOx im NOx-Absorber absorbiert.
  • Solange die Sauerstoffkonzentration im Abgas hoch ist, wird das NOx an der Oberfläche des Platins Pt erzeugt, und solange das NOx an der Oberfläche des Platins Pt erzeugt wird und solange die NOx-Absorptionskapazität des Absorbers noch nicht erschöpft ist, wird das NOx im NOx-Absorber absorbiert und dabei werden Nitrationen NO3– erzeugt.
  • Wenn hingegen die Sauerstoffkonzentration im Abgas abnimmt, wird die Erzeugung von NO2 verringert, und die Reaktion verläuft in entgegengesetzter Richtung (NO3 – --> NO2), sodass im Absorber befindliche Nitrationen NO3 – in Form von NO2 aus dem NOx-Absorber freigesetzt werden. Somit wird aus dem NOx-Absorber absorbiertes NOx freigesetzt, wenn die Sauerstoffkonzentration des in den NOx-Absorber strömenden Abgases abnimmt. Wie in 3 gezeigt wird, nimmt die Sauerstoffkonzentration des Abgases in dem Maße ab, wie das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motor verringert wird. Deshalb wird selbst dann, wenn das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff- Verhältnis ist, NOx aus dem NOx-Absorber freigesetzt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases etwa das stöchiometrische Verhältnis erreicht.
  • Wenn also das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist, enthält das Abgas eine relativ große Menge an HC und CO, und diese Bestandteile reagieren auf dem Platin Pt mit dem Sauerstoff O2 – oder O2– und werden oxidiert. Wenn nach dem Verbrauch des auf dem Platin Pt befindlichen Sauerstoffs O2 – oder O2– durch das HC und CO im Abgas noch weiteres HC und CO im Abgas übrig bleibt, werden aus dem NOx-Absorber freigesetztes NOx sowie durch den Motor emittiertes NOx durch das auf dem Platin Pt verbliebene HC und CO reduziert. Durch diese Oxidation des HC und CO wird der in der Nähe des NOx-Absorbers befindliche Sauerstoff verbraucht und die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre um den NOx-Absorber herum verringert. Desgleichen reagiert das aus dem NOx-Absorber freigesetzte NO2 gemäß 4B mit dem HC und CO im Abgas und wird zu N2 reduziert. Wenn das NO2 an der Oberfläche des Platins Pt mit dem HC und CO im Abgas reagiert und an der Oberfläche des Platins Pt kein NO2 mehr vorliegt, wird auf diese Weise das NO2 nacheinander aus dem Absorber freigesetzt. Somit wird NOx aus dem NOx-Absorber freigesetzt und schnell zu N2 reduziert, wenn in dem in den NOx-Absorber strömenden Abgas HC und CO enthalten sind.
  • In diesem Fall reagieren das HC und das CO im Abgas sofort mit dem auf dem Platin Pt befindlichen O2 – oder O2– und werden oxidiert; und wenn nach dem Verbrauch des auf dem Platin Pt befindlichen O2 – oder O2– noch weiteres HC und CO übrig bleibt, werden das aus dem NOx-Absorber freigesetzte NOx und das vom Motor emittierte NOx reduziert.
  • Der in 1 gezeigte Motor 1 wird normalerweise mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (zum Beispiel mit Kt = 0,7) betrieben. Deshalb wird das vom Motor 1 ermittierte NOx während des Normalbetriebs durch den NOx-Absorber absorbiert. Nimmt jedoch die Menge des im NOx-Absorber angesammelten NOx zu, wird der NOx-Absorber mit NOx gesättigt, und die Fähigkeit des NOx-Absorbers zum Absorbieren von NOx nimmt ab. Wenn die im NOx-Absorber angesammelte NOx-Menge ferner die maximale NOx-Menge erreicht, die der NOx-Absorber binden kann (d. h. die NOx-Sättigungsmenge des NOx-Absorbers), kann der NOx-Absorber 18 kein weiteres NOx aus dem Abgas absorbieren und das vom Motor emittierte NOx wird direkt an die Atmosphäre abgegeben.
  • Deshalb ermittelt die vorliegende Ausführungsart die im NOx-Absorber 18 absorbierte NOx-Menge und betreibt den Motor einen vorgegebenen Zeitraum CT0 lang (5) mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (zum Beispiel mit Kt = KK > 1,0), wenn die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge auf einen vorgegebenen Wert (d. h. eine Regenerierungsmenge) ansteigt. Für diesen vorgegebenen Wert werden normalerweise zum Beispiel 70 bis 80% der maximalen NOx-Sättigungsmenge gewählt, was der NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbers 18 entspricht. Beim Betreiben des Motors mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wie oben erläutert wurde, im NOx-Absorber absorbiertes NOx freigesetzt und durch das im Abgas befindliche HC und CO reduziert. Bei der vorliegenden Ausführungsart ist es so, dass die Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers 18 immer dann durchgeführt wird, wenn die im NOx-Absorber 18 absorbierte NOx-Menge den Wert der Regenerierungsmenge erreicht.
  • Als Nächstes wird das Verfahren zur Ermittlung der im NOx-Absorber 18 absorbierten NOx-Menge erläutert. Bei der vorlie genden Ausführungsart wird die im NOx-Absorber 18 absorbierte NOx-Menge ausgehend vom Motorbelastungszustand indirekt durch Berechnung ermittelt.
  • Die vom Motor je Zeiteinheit emittierte NOx-Menge ändert sich in Abhängigkeit vom Motorbelastungszustand (wie beispielsweise mit Q/N und N). Die je Zeiteinheit im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge nimmt in dem Maße zu, wie die je Zeiteinheit vom Motor emittierte NOx-Menge ansteigt. Deshalb lässt sich die durch den NOx-Absorber absorbierte Gesamtmenge an NOx dadurch berechnen, dass man die je Zeiteinheit vom Motor emittierten NOx-Mengen addiert. Bei der vorliegenden Ausführungsart wird ein NOx-Zählwert CR als Parameter verwendet, der die im NOx-Absorber 18 absorbierte NOx-Menge darstellt. Den NOx-Zählwert erhält man durch Addieren der Werte der vom Motor 1 emittierten und mit einer vorgegebenen Konstante multiplizierten NOx-Mengen, was später erläutert wird.
  • 6 veranschaulicht eine typische Änderung der von einem Verbrennungsmotor emittierten NOx-Menge als Funktion der Motorbelastungszustandsänderung. In 6 sind auf der Ordinate die Menge der Ansaugluft je Motorumdrehung (Q/N) und auf der Abszisse die Motordrehzahl (N) dargestellt. Die Kurven zeigen die je Zeiteinheit vom Motor emittierte NOx-Menge. 6 zeigt, dass die je Zeiteinheit vom Motor emittierte NOx-Menge bei konstantem Q/N mit steigender Motordrehzahl N und auch bei konstanter Motordrehzahl N mit steigendem Q/N zunimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsart wird die je Zeiteinheit vom Motor emittierte NOx-Menge beispielsweise experimentell ermittelt, indem der reale Motor bei verschiedenen Belastungszuständen betrieben wird, und in Form einer Zahlentabelle ähnlich 2 als Funktion von Q/N und N im ROM 32 der Steuerschaltung 30 gespeichert. Während des Motorbetriebs ermittelt die Steuerschaltung 30 in periodischen Ab ständen aus den Werten von Q/N und N der Zahlentabelle die vom Motor emittierte NOx-Menge und berechnet den Wert des NOx-Zählers CR durch Addieren der durch Multiplikation mit einer Konstanten erhaltenen Werte, die aus der Zahlentabelle ermittelt wurden.
  • 7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Berechnung der im NOx-Absorber 18 der vorliegenden Ausführungsart absorbierten NOx-Menge veranschaulicht. Diese Berechnung erfolgt durch eine Routine, welche die Steuerschaltung 30 in vorgegebenen Intervallen durchführt.
  • Zu Beginn der Berechnungsoperation in Schritt 701 in 7 ruft die Steuerschaltung 30 von den Sensoren 23 und 13 die die werte der Motordrehzahl N bzw. der Menge der Ansaugluft Q ab. In Schritt 703 wird die Menge der Ansaugluft je Motorumdrehung Q/N berechnet und aus der im ROM 32 gespeicherten Zahlentabelle als Funktion des berechneten Q/N und von N die Menge KNOx des je Zeiteinheit vom Motor 1 emittierten NOx ermittelt. Der Wert des NOx-Zählers CR ergibt sich durch Addition des Wertes KNOx in Schritt 705.
  • Der Wert des NOx-Zählers CR wird zwar anhand der je Zeiteinheit vom Motor 1 emittierten NOx-Menge berechnet, da aber die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge mit fortschreitender Motorbetriebsdauer zunimmt, kann der Wert CR ungefähr ermittelt werden, indem man den Wert CR in gleichmäßigen Intervallen um einen konstanten Wert erhöht.
  • In 8 wird in Schritt 801 ermittelt, ob die Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers 18 erforderlich ist, d. h., ob der Wert des NOx-Zählers CR einen vorgegeben Wert CR0 erreicht hat. Als Wert CR0 wird in der vorliegenden Ausführungsart beispielsweise ein Wert zwischen 70 und 80% der ma ximalen NOx-Sättigungsmenge KMAX gewählt, was später erläutert wird.
  • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers 18 in der vorliegenden Ausführungsart erläutert. Diese Operation erfolgt durch eine Routine, welche durch die Steuerschaltung 30 in vorgegebenen Intervallen durchgeführt wird.
  • Wenn in Schritt 801 CR < CR0 ist, wird der Wert der Regenerierungsmarke XF in Schritt 803 auf 0 gesetzt und die Operation sofort beendet, da die im NOx-Absorber 18 absorbierte NOx-Menge gering und hierfür keine Regenerierungsoperation erforderlich ist. Wenn der Wert der Marke XF auf 0 gesetzt wird, wird der Wert des zur Berechnung der eingespritzten Kraftstoffmenge verwendeten Korrekturfaktors Kt auf 0,7 gesetzt und der Motor bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben. In diesem Fall wird die Absorption von NOx im Abgas durch den NOx-Absorber 18 fortgesetzt.
  • Ist in Schritt 801 hingegen CR ≥ CR0, hat die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge zugenommen, und die Operation wird in Schritt 805 fortgesetzt, wo der Wert der Marke XF auf 1 gesetzt wird. Wenn der Wert der Marke XF auf 1 gesetzt wurde, wird der Wert des Korrekturfaktors Kt auf KK gesetzt. Der Wert KK ist größer als 1,0 und wird bei der vorliegenden Ausführungsart zu 1,04 gewählt, sodass das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 fetter wird, wenn der Korrekturfaktor Kt in Schritt 805 gleich KK gesetzt wird. Somit strömt ein Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den NOx-Absorber 18, und das absorbierte NOx wird aus dem NOx-Absorber freigesetzt und durch das HC und CO im Abgas reduziert.
  • Die Schritte 807 bis 809 führen zum Beenden der Regenerierungsoperation. Die Regenerierungsoperation in der vorliegenden Ausführungsart wird beendet, nachdem seit ihrem Beginn ein vorgegebener Zeitraum verstrichen ist. Hierfür wird in Schritt 807 ein Zeitzähler CT um 1 erhöht und, wenn der Wert CT einen vorgegebenen Wert CT0 erreicht, werden die Werte CT und CR auf 0 zurückgesetzt. Wenn der Wert CR auf 0 gesetzt wurde, führt die Operation nach Schritt 801 den Schritt 803 aus und setzt dadurch den Wert der Regenerierungsmarke XF auf 0, wenn die Operation erneut ausgeführt wird. Somit wird das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Kt = 0,7) zurückgesetzt, nachdem die Regenerierungsoperation eine bestimmte Zeit lang ausgeführt wurde, die dem Wert CT0 des Zeitzählers entspricht. Als Wert CT0 wird ein Wert gewählt, der zum Freisetzen der dem Wert CR0 des NOx-Zählers entsprechenden NOx-Menge aus dem NOx-Absorber 18 ausreicht. Da der Wert CT0 von Art und Größe des NOx-Absorbers abhängt, wird der wert CT0 zum Beispiel experimentell unter Verwendung des realen NOx-Absorbers ermittelt.
  • Infolge des Ausführens der Operation in 8 verlässt während des Motorbetriebs nie unreduziertes NOx den NOx-Absorber, da die Regenerierungsoperation dann ausgeführt wird, wenn die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge die vorgegebene Regenerierungsmenge erreicht hat. Bei der obigen Operation kann jedoch nach dem Anhalten des Motors unreduziertes NOx den NOx-Absorber verlassen, wenn der Motor dann angehalten wird, wenn die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge relativ hoch ist. Dieses Problem wird unter Bezug auf 9 genauer erläutert.
  • 9 veranschaulicht die Änderung der maximal durch den NOx-Absorber gebundenen NOx-Menge als Funktion der Tempera turänderung des NOx-Absorbers. Die maximale Menge, die der NOx-Absorber binden kann, d. h. die NOx-Sättigungsmenge, ändert sich mit der Temperatur. Der NOx-Absorber ist nicht in der Lage, eine NOx-Menge zu binden, die größer ist als die durch die Temperatur in 9 festgelegte NOx-Sättigungsmenge. Der NOx-Absorber bindet das NOx in Nitratform. Da die Bindungskapazität des NOx-Absorbers für Nitrat bei weniger hohen Temperaturen zunimmt, steigt die NOx-Sättigungsmenge der NOx-Absorbers in einem relativ niedrigen Temperaturbereich mit zunehmender Temperatur an. Steigt die Temperatur jedoch weiter an, beginnt das im NOx-Absorber gebundene Nitrat sich infolge der hohen Temperatur zu zersetzen, und die NOx-Sättigungsmenge nimmt mit steigender Temperatur ab. Dadurch erreicht die NOx-Sättigungsmenge bei einer bestimmten Temperatur ihren Sättigungswert (d. h. KMAX in 9). Normalerweise ist der NOx-Absorber in der Abgasleitung an der Stelle angebracht, wo die Temperatur des NOx-Absorbers während des Motorbetriebs etwa diejenige Temperatur erreicht, bei der die maximale NOx-Sättigungsmenge (KMAX in 9) erreicht wird (zum Beispiel 300 bis 500°C), um so die Bindungskapazität des NOx-Absorbers für NOx voll auszunutzen.
  • Die Operation in 8 führt die Regenerierungsoperation dann aus, wenn die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge die Regenerierungsmenge erreicht (die Menge, die dem Wert CR0 entspricht). Wenn also der Motor angehalten wird, unmittelbar bevor die im NOx-Absorber absorbierte NOx-Menge die Regenerierungsmenge erreicht, bleibt die der Regenerierungsmenge entsprechende NOx-Menge nach dem Anhalten des Motors im NOx-Absorber. Wenn der NOx-Absorber nach dem Anhalten des Motors abkühlt, wird unter diesen Bedingungen diejenige NOx-Menge freigesetzt, welche die NOx-Sättigungsmenge bei der Temperatur des NOx-Absorbers nach dem Abkühlen übersteigt. Da die Atmosphäre in der Abgasleitung und im NOx-Absorber sehr mager ist (etwa genauso wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Umgebungsluft), wenn der Motor nicht läuft, wird NOx aus dem NOx-Absorber in die Atmosphäre abgegeben, ohne reduziert zu werden. Die Menge des aus dem NOx-Absorber freigesetzten unreduzierten NOx ist in 9 durch ΔCR angegeben, wenn im NOx-Absorber beim Anhalten des Motors die CR0 entsprechende NOx-Menge gebunden ist.
  • Wird der Motor erneut gestartet, bevor der NOx-Absorber abkühlt, wird aus dem NOx-Absorber kein unreduziertes NOx freigesetzt. In diesem Fall beginnt der Nox-Absorber jedoch mit dem Absorbieren von NOx aus dem Abgas, während in ihm bereits eine große NOx-Menge gebunden ist. Daher wird der NOx-Absorber während des Motorbetriebs leicht durch das absorbierte NOx gesättigt, wenn der NOx-Zähler seinen bisherigen Wert bis zum Neustart des Motors nicht beibehält, d. h., wenn der Wert des NOx-Zählers beim Neustart des Motors auf seinen Anfangswert 0 zurückgesetzt wird. Dadurch kann das vom Motor emittierte NOx in die Atmosphäre gelangen, ohne vom NOx-Absorber absorbiert zu werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsart wird deshalb die Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers ausgeführt, wenn der Motor angehalten wird, damit der NOx-Absorber nach dem Anhalten des Motors kein unreduziertes NOx freisetzen kann. Dadurch, dass die Regenerierungsoperation beim Anhalten des Motors stattfindet, bleibt nach dem Anhalten des Motors praktisch kein NOx im NOx-Absorber. Aus diesem Grund wird aus dem NOx-Absorber kein NOx freigesetzt, obwohl der NOx-Absorber nach dem Anhalten des Motors abkühlt. Da der NOx-Absorber beim Neustart des Motors mit dem Absorbieren von NOx aus dem Abgas in einem Zustand beginnen kann, da in ihm kein NOx gebunden ist, kann ferner die Ansammlung von NOx und die daraus resultierende Sättigung des NOx-Absorbers während des Motorbe triebs vermieden werden. Dieses Merkmal ist besonders dann von Vorteil, wenn ein NOx-Absorber mit einer sehr hohen NOx-Absorptionskapazität verwendet wird. Wenn der NOx-Absorber eine NOx-Absorptionskapazität hat, die zum Absorbieren und Binden der während der gesamten Betriebsdauer vom Motor emittierten NOx-Menge ausreicht, braucht die Regenerierungsoperation nicht während des Motorbetriebs stattzufinden, sondern sie kann ausgeführt werden, wenn der Motor angehalten wird. Da es für die Regenerierungsoperation während des laufenden Motors erforderlich ist, das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors auf fett einzustellen, kommt es zu Schwankungen des Drehmoments und somit zur Verschlechterung der Laufeigenschaften des Motors. Wenn also ein NOx-Absorber mit einer großen NOx-Absorptionskapazität verwendet wird, kommt es bei der vorliegenden Ausführungsart nicht durch häufigen Betrieb des Motors mit fettem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Verschlechterung der Laufeigenschaften oder zur Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs, da die Regenerierungsoperation während laufenden Motors nicht erforderlich ist.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsart der Regenerierungsoperation zeigt, die beim Anhalten des Motors durchgeführt wird. Diese Operation erfolgt in vorgegebenen Intervallen mittels einer durch die Steuerschaltung 30 ausgeführten Routine.
  • Wenn die Steuerschaltung 30 bei der vorliegenden Ausführungsart feststellt, dass der Motor angehalten wird, d. h., dass der Bediener des Motors eine Anhalteoperation des Motor durchführt (zum Beispiel, wenn der Bediener den Zündschalter ausschaltet), führt sie die Regenerierungsoperation des NOx-Absorbers durch, indem sie den Motor 1 bis zum Ablaufen eines vorgegebenen Zeitraums weiterlaufen lässt und das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors auf fett einstellt.
  • Hierzu wird in Schritt 1001 in 10 ermittelt, ob ein Zündschalter des Motors ausgeschaltet ist, und wenn der Zündschalter eingeschaltet ist, wird die Operation sofort ohne Ausführung der Schritte 1003 bis 1013 beendet.
  • Wenn der Zündschalter in Schritt 1001 ausgeschaltet ist, ermittelt die Operation, ob der Zündschalter ausgeschaltet war, als die Operation das letzte Mal durchgeführt wurde. Wenn der Zündschalter eingeschaltet war, als die Operation das letzte Mal durchgeführt wurde, bedeutet dies, dass die Operation erst dann durchgeführt wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wurde. In diesem Fall setzt die Operation in Schritt 1005 einen Wert eines Zeitzählers CST auf 0 zurück, um vor dem Ausführen von Schritt 1007 die Zeit zu messen, die nach dem Ausschalten des Zündschalters vergangen ist. wenn in Schritt 1001 ermittelt wird, dass der Zündschalter beim Ausführen der letzten Operation ausgeschaltet war, d. h., wenn die Operation nicht unmittelbar nach dem Ausschalten des Zündschalters stattgefunden hat, geht die Operation direkt weiter zu Schritt 1007. CST ist ein Zähler, der durch eine in 11 gezeigte und in jeder Sekunde durch die Steuerschaltung 30 ausgeführte Routine in jeder Sekunde um 1 erhöht wird. Deshalb stellt der Wert CST nach dem Zurückstellen auf 0 in Schritt 1005 die Zeit (in Sekunden) dar, die seit dem Ausschalten des Zündschalters vergangen ist.
  • In Schritt 1007 wird ermittelt, ob seit dem Ausschalten des Zündschalters ein vorgegebener Zeitraum CST1 vergangen ist. Wenn der Zeitraum noch nicht abgelaufen ist, d. h., wenn in Schritt 1007 CST < CST1 ist, wird die Operation in Schritt 1009 beendet, nachdem der Wert der Regenerierungsmarke XF auf 1 gesetzt wurde. Wenn der Zeitraum CST1 abgelaufen ist, d. h., wenn in Schritt 1007 CST ≥ CST1 ist, führt die Operation Schritt 1011 aus, um die Werte der Regenerierungsmarke XF und des NOx-Zählers CR auf 0 zurückzusetzen. Nach dem Ausführen von Schritt 1011 führt die Operation Schritt 1013 aus, um den Betrieb des Motors 1 durch Ausschalten des Hauptrelais anzuhalten. Bei der Ausführung dieser Schritte 1007 bis 1013 wird der Motor so lange mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (XF = 1) betrieben, bis seit dem Beginn der Anhalteoperation des Motors (d. h. seit dem Ausschalten des Zündschalters) ein vorgegebener Zeitraum (CST1) vergangen ist, und nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums (CST1) angehalten. Der Zeitraum CST1 ist ein Zeitraum, der auch dann zum Freisetzen der gesamte NOx-Menge aus dem NOx-Absorber ausreicht, wenn im NOx-Absorber eine NOx-Menge gebunden ist, die dem Wert CR0 des NOx-Zählers entspricht. Bei der vorliegenden Ausführungsart wird für CST1 zum Beispiel ein Wert von 10 Sekunden gewählt, jedoch ermittelt man den Zeitraum CST1 vorzugsweise experimentell mit dem realen NOx-Absorber, da der Zeitraum CST1 von Art und Größe des NOx-Absorbers abhängt.
  • Durch die in 10 gezeigte Operation wird nach dem Anhalten des Motors kein unreduziertes NOx aus dem NOx-Absorber freigesetzt, da praktisch das gesamte im NOx-Absorber gebundene NOx freigesetzt wird, wenn der Motor angehalten wird. Da der NOx-Absorber mit der NOx-Absorption an einem Punkt beginnen kann, da in ihm kein NOx gebunden ist, kann es vermieden werden, dass es während des Motorbetriebs zur Sättigung des NOx-Absorbers durch absorbiertes NOx kommt.
  • Zwar wurde bei der vorliegenden Ausführungsart als Zeitraum CST1 ein konstanter wert gewählt, da aber der zum Regenerieren des NOx-Absorbers erforderliche Zeitraum umso kürzer ist, je kleiner die im NOx-Absorber gebundene NOx-Menge ist, kann man CST1 in Abhängigkeit von der im NOx-Absorber absorbierten NOx-Menge ändern, wenn der Motor angehalten wird. In diesem Fall ist es erforderlich, die Beziehung zwischen der im NOx-Absorber absorbierten NOx-Menge (d. h. den Wert des NOx-Zählers CR) und den zum Regenerieren des NOx-Absorbers erforderlichen Zeitraum (CST1) zum Beispiel experimentell mittels des realen NOx-Absorbers zu ermitteln und den erforderlichen Zeitraum CST1 als Zahlentabelle mit CR als Parameter im ROM 32 der Steuerschaltung 30 zu speichern. Der erforderliche Zeitraum CST1 wird aus dieser Zahlentabelle anhand des Wertes des NOx-Zählers zu dem Zeitpunkt ermittelt, da der Motor angehalten wird.
  • Ferner ist die Regenerierungsoperation während des Motorbetriebs (8) wie oben erläutert nicht erforderlich, wenn die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorbers hinreichend groß ist.
  • Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsart die Regenerierungsoperation beim Anhalten des Motors (10) beginnt, nachdem die Anhalteoperation des Motors (d. h. das Ausschalten des Zündschalters) begonnen hat, kann die Regenerierungsoperation ferner auch begonnen werden, bevor die Anhalteoperation des Motor begonnen hat. In diesem Fall wird der Motor zum Beispiel mit einem Handschalter ausgestattet, der ein Signal zum Starten der Regenerierungsoperation erzeugt, und der Bediener startet die Regenerierungsoperation mittels dieses Schalters manuell, bevor er den Zündschalter ausschaltet. Auch in diesem Fall wird die Regenerierungsoperation so lange ausgeführt, bis der Zeitraum CST1 vergangen ist, aber unabhängig davon, ob der Zündschalter nach dem Beginn der Regenerierungsoperation ausgeschaltet war.
  • 12 stellt schematisch die allgemeine Konfiguration eines Beispiels der Abgasreinigungsvorrichtung dar, die sich nicht auf die vorliegende Erfindung bezieht.
  • Gleiche Bezugszahlen in 12 bezeichnen ähnliche Elemente wie in 1.
  • In 12 ist eine Einheit 120 zum Zuführen eines reduzierenden Stoffes bereitgestellt. Die Einheit 120 zum Zuführen des reduzierenden Stoffes enthält eine Quelle mit einem gasförmigen reduzierenden Stoff wie zum Beispiel einen Behälter 121 zum Speichern des komprimierten gasförmigen reduzierenden Stoffes und eine in Strömungsrichtung vor dem Gehäuse 19 des NOx-Absorbers 18 in der Abgasleitung 17 angebrachte Düse 123. An der Leitung 127 zwischen der Düse 123 und dem Gefäß 121 ist ein Magnetventil 125 angebracht. Das Magnetventil 125 öffnet und schließt sich als Reaktion auf ein vom Ausgabeanschluss 36 der Steuerschaltung 30 über eine Leistungssteuerschaltung 129 kommendes Signal.
  • Wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, wird der Motorbetrieb sofort beendet und das Ventil 125 geöffnet, um dem NOx-Absorber 18 einen gasförmigen reduzierenden Stoff zuzuführen. Der NOx-Absorber 18 wird dann nicht durch das Abgas mit fettem Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus dem Motor der vorliegenden Ausführungsart, sondern durch den reduzierenden Stoff regeneriert. Als reduzierender Stoff kann bei der vorliegenden Ausführungsart ein beliebiges Gas mit reduzierenden Eigenschaften (zum Beispiel Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Ammoniak) oder ein gasförmiger Kohlenwasserstoff (zum Beispiel Propan, Propylen) dienen. Der Motorbetrieb kann sofort nach dem Ausschalten des Zündschalters angehalten werden.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung enthält einen in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors angebrachten NOx-Absorber. Der Motor wird vorwiegend mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben. Der NOx-Absorber absorbiert NOx aus dem Abgas des Motors, wenn das in den NOx-Absorber strömende Ab gas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, und setzt das darin absorbierte NOx frei und reduziert dieses, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett wird. Es wird eine Steuerschaltung zur Steuerung des Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors bereitgestellt. Wenn der Zündschalter des Motors ausgestellt wird, setzt die Steuerschaltung den Motorbetrieb eine vorgegebene Zeit lang fort, bevor der Motorbetrieb eingestellt wird. Während dieses Motorbetriebs wird das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors auf fett geregelt, um dem NOx-Absorber ein Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zuzuführen. Deshalb wird das im Absorber absorbierte und gebundene NOx durch das vom Motor kommende Abgas mit fettem Luft-Kraftstoff-Verhältnis noch freigesetzt und reduziert, wenn der Zündschalter bereits ausgestellt ist. Da der NOx-Absorber in einem Zustand bleibt, in welchem der Absorber nach dem Anhalten des Motors kein NOx enthält, wird auch beim Abkühlen des NOx-Absorbers nach dem Anhalten des Motors kein unreduziertes NOx aus dem Absorber freigesetzt.

Claims (13)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für eine innere Verbrennungskraftmaschine, welche Folgendes umfasst: einen in einer Abgasleitung einer inneren Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Absorber (18), welcher in dem Abgas des Motors befindliches NOx absorbiert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorber (18) strömenden Abgases mager ist, und das absorbierte NOx freisetzt und reduziert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Absorber (18) strömenden Gases fett wird; und ein Regenerierungsmittel (30) zum Durchführen einer Regenerierungsoperation, welche durch Zuführen eines Gases mit fettem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum NOx-Absorber den NOx-Absorber (18) veranlasst, das absorbierte Nox freizusetzen und zu reduzieren, wenn ein Befehl zum Anhalten des Motors gegeben worden ist, aber das Abschalten des Motors verhindert wird.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Regenerierungsmittel (30) mit der Regenerierungsoperation beginnt, nachdem eine Operation zum Anhalten des Motors begonnen wurde.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Regenerierungsmittel (30) ferner die Regenerierungsope ration durchführt, wenn während des Motorbetriebs eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, welche ferner ein Mittel zum Ermitteln der Menge des im NOx-Absorber (18) absorbierten NOx umfasst, und wobei das Regenerierungsmittel (30) die Regenerierungsoperation durchführt, wenn die NOx-Menge im NOx-Absorber (18) während des Motorbetriebs einen vorgegebenen Wert erreicht.
  5. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Regenerierungsmittel (30) die Regenerierungsoperation durchführt, indem der Motor nach Beginn der Anhalteoperation einen vorgegebenen Zeitraum lang bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird.
  6. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, welche ferner ein Mittel zum Ermitteln der Menge des im NOx-Absorber (18) absorbierten NOx und ein Mittel zum Einstellen der Länge des vorgegebenen Zeitraums gemäß der im NOx-Absorber (18) absorbierten NOx-Menge umfasst, wenn die Anhalteoperation des Motors begonnen wird.
  7. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Regenerierungsmittel (30) die Regenerierungsoperation beendet, wenn im Wesentlichen das gesamte im NOx-Absorber (18) absorbierte NOx von diesem freigesetzt und reduziert ist.
  8. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Regenerierungsmittel (30) die Regenerierungsoperation durchführt, indem dem NOx-Absorber (18) nach Beginn der Anhalteoperation des Motors einen vorgegebenen Zeitraum lang ein reduzierender Stoff zugeführt wird.
  9. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 8, welche ferner ein Mittel zum Ermitteln der Menge des im NOx-Absorber (18) absorbierten NOx und ein Mittel zum Einstellen der Länge des vorgegebenen Zeitraums gemäß der im NOx-Absorber (18) absorbierten NOx-Menge umfasst, wenn die Anhalteoperation des Motors begonnen wird.
  10. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Regenerierungsmittel (30) die Regenerierungsoperation beendet, wenn im Wesentlichen das gesamte im NOx-Absorber (18) absorbierte NOx von diesem freigesetzt und reduziert ist.
  11. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Regenerierungsmittel (30) die Regenerierungsoperation beendet, wenn im Wesentlichen das gesamte im NOx-Absorber (18) absorbierte NOx von diesem freigesetzt und reduziert ist.
  12. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Regenerierungsmittel (30) ferner die Regenerierungsoperation durchführt, wenn während des Motorbetriebs eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist.
  13. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 12, welche ferner ein Mittel zum Ermitteln der Menge des im NOx-Absorber (18) absorbierten NOx umfasst, und wobei das Regenerierungsmittel (30) die Regenerierungsoperation durchführt, wenn die Menge des NOx im NOx-Absorber (18) während des Motorbetriebs einen vorgegebenen Wert erreicht.
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