DE10030064A1

DE10030064A1 - Motorabgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10030064A1
Application number: DE10030064A
Authority: DE
Inventors: Toshio Ishii; Yutaka Takaku; Shigeru Kawamoto; Shinji Nakagawa; Minoru Ohsuga; Yoshihisa Fujii
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2001-04-26
Also published as: US20020029562A1; JP2001003735A; US20020184877A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, das Vorliegen von Bedingungen zu beurteilen, die einen Einfluß auf die Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines NOx-Katalysators ausüben, wodurch, wenn sie vorliegen, die Bestimmung der Leistungsfähigkeit des NOx-Katalysators angehalten wird, um dadurch eine fehlerhafte Beurteilung der Leistungsfähigkeit des NOx-Katalysators zu verhindern. DOLLAR A Die vorstehende Aufgabe wird durch eine Motorabgasreinigungsvorrichtung gelöst, die enthält: eine NOx-Falle (15), die in einem Auslaßkanal eines Motors vorgesehen ist, um NOx in Abgasen durch Adsorption oder Absorption einzufangen, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis eines Gasgemisches mager ist, und um NOx freizusetzen oder zu reduzieren, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fett ist, und eine NOx-Einfangmengenbeurteilungseinrichtung zum Bestimmen der Leistungsfähigkeit der Abgasreinigung einschließlich der NOx-Einfangmenge der NOx-Falle (15), wobei der Betriebszustand der NOx-Falle (15) direkt oder indirekt gemessen wird, und wenn der gemessene Betriebszustand als außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegend beurteilt wird, die Bestimmung der Reinigungsleistungsfähigkeit der NOx-Falle (15) nicht durchgeführt oder angehalten wird. DOLLAR A Außerdem wird die zuvor genannte Aufgabe durch eine Motorabgasreinigungsvorrichtung gelöst, die enthält: eine NOx-Falle (15), die in einem Auslaßkanal des Motors (1) vorgesehen ist, um NOx in Abgasen durch Adsorption oder Absorption einzufangen, wenn das ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorabgasreinigungsvorrichtung.

Es wurde eine Technologie zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs des Motors vorgeschlagen, die einen überhöhten Luftanteil (im folgenden als mager bezeichnet) bewirkt, der über dem bei einem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis (im folgenden als stöchiometrisch bezeichnet) liegt, um Kraftstoff mager zu verbrennen.

Es wurde zum Beispiel ein System zum Einspritzen von Kraftstoff in der Nähe einer Einlaßöffnung eines Einlaßkanalabschnitts (Kanaleinspritzung) verwendet, bei dem die magere Verbrennung bei einem Luft-/Kraflstoffverhältnis von etwa 20 bis 25 verwirklicht wird, und ein Kraftstoffdirekteinspritzsystem (Zylindereinspritzung), bei dem ein Schichtgemisch gebildet wird, um die extrem magere Verbrennung bei einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von 40 bis 50 zu bewirken. Mit diesen Technologi en ist es möglich, die magere Verbrennung zu steigern, d. h. die Einlaßluftmenge und damit den Pumpverlust und den Wärmeverlust zu verringern, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.

Im Falle einer stöchiometrischen Verbrennung können jedoch zur Reinigung von Abgasen die in ihnen enthaltenen HC, CO und NOx durch einen Dreiwegekatalysa tor gleichzeitig oxidiert und reduziert werden, wohingegen die Reduktion von NOx bei der mageren Verbrennung schwierig ist, da die Abgase übermäßig viel Sauer stoff enthalten. Daher wurde eine Motorabgasreinigungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der ein NOx-Absorbent in einem Auslaßkanal vorgesehen ist, um NOx zu ab sorbieren, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis eines Gemisches mager ist, und um NOx freizusetzen, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fett ist (übermäßiger Kraft stoff), so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis zeitweilig während einer vorgegebenen Zeitdauer von einem mageren in ein stöchiometrisches oder fettes Luft-/Kraftstoff verhältnis geändert wird, um das in dem NOx-Absorbent absorbierte NOx freizuset zen und zu reduzieren.

Bei der zuvor beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung ist es im Hinblick auf eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgaskomponenten wie HC in den Abgasen wünschenswert, zeitweilig das Luft-/Kraftstoffverhältnis nur für eine der Menge des absorbierten NOx entsprechenden Zeitdauer in ein stöchiometrisches oder fettes Verhältnis zu ändern.

In dem japanischen Patent Nr. 2692380 (WO 94/17291) wurde eine Technologie zur Beurteilung der Beendigung des Freisetzens von NOx vorgeschlagen, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis zeitweilig in das stöchiometrische oder fette Verhältnis geändert wird. In diesem Patent wird die Beendigung des Freisetzens von NOx be urteilt, wenn sich das Luft-/Kraftstoffverhältnis, das von einem stromab einer NOx- Falle angebrachten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor erfaßt wird, von mager in fett geändert hat, nachdem das Luft-/Kraftstoffverhältnis von mager auf stöchiometrisch oder fett umgestellt wurde. Dieses basiert auf der Tatsache, daß das Luft-/Kraftstoff verhältnis, das von dem stromab der NOx-Falle angebrachten Luft-/Kraftstoffver hältnissensor erfaßt wird, etwas mager wird, und das von dem Luft-/Kraftstoffver hältnissensor erfaßte Luft-/Kraftstoffverhältnis nach der Beendigung des Freisetzens und Reduzierens des in der NOx-Falle absorbierten NOx fett wird, da HC und CO der stromauf fließenden Abgase zur Reduktion von NOx verbraucht werden, bis das in der NOx-Falle absorbierte NOx freigesetzt und reduziert wird, sogar wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis stromauf der NOx-Falle stöchiometrisch oder fett wird.

Eine ähnliche Technologie beschreibt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 10-128058 (entspricht U.S.P 5743084), bei der die während einer Zeitdifferenz ein gefangene NOx-Menge geschätzt wird, bis das Luft-/Kraftstoffverhältnis, das von dem stromab der NOx-Falle angebrachten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor erfaßt wird, von mager auf fett umgestellt wird, nachdem das Luft-/Kraftstoffverhältnis von mager auf stöchiometrisch oder fett umgestellt wurde, wodurch die Leistungs fähigkeit der NOx-Falle überwacht wird.

Es wird jedoch z. B. eine Ausgangswellenform des stromab einer NOx-Falle oder einer Einfangvorrichtung (im folgenden als "NOx-Falle" bezeichnet) angebrachten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors sogar durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit beein flußt, wenn die in der NOx-Falle eingefangene NOx-Menge dieselbe ist. Dieses wurde jedoch in dem zuvor genannten Stand der Technik nicht berücksichtigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, das Bestehen von Bedingungen zu be urteilen, die die Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines NOx-Katalysators beein flussen, wodurch, wenn sie bestehen, die Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines NOx-Katalysators angehalten wird, um dadurch eine fehlerhafte Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines NOx-Katalysators zu verhindern.

Die zuvor genannte Aufgabe wird durch eine Motorabgasreinigungsvorrichtung gelöst, die aufweist: eine Abgaskomponentenfalle, die in einem Auslaßkanal eines Motors vorgesehen ist und als Falle zum Adsorbieren oder Absorbieren einer Ab gaskomponente wirkt, und eine Einrichtung zum Bestimmen der Leistungsfähigkeit der Abgaskomponentenfalle, wobei, die Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Abgaskomponentenfalle durchgeführt oder angehalten wird, wenn zumindest ein Betriebszustand eines Motorsystems oder der Betriebszustand der Abgaskomponen tenfalle oder die Einrichtung zum Bestimmen der Leistungsfähigkeit der Abgas komponentenfalle als außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs liegend beur teilt wird.

Außerdem wird die zuvor genannte Aufgabe durch eine Motorabgasreinigungsvor richtung gelöst, die aufweist: eine NOx-Falle, die in einem Auslaßkanal eines Mo tors vorgesehen ist und durch Adsorption oder Absorption bei einem Luft-/Kraft stoffverhältnis einer mageren Gasmischung NOx in Abgasen einfängt und bei einem fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis NOx freisetzt oder reduziert, und eine NOx-Ein fangmengenbeurteilungseinrichtung zum Bestimmen der Abgasreinigungsleistungs fähigkeit einschließlich der NOx-Einfangmenge der NOx-Falle, wobei der Betriebs zustand der NOx-Falle direkt oder indirekt gemessen wird und wobei die Bestim mung der Reinigungsleistungsfähigkeit der NOx-Falle nicht durchgeführt oder an gehalten wird, wenn der gemessene Betriebszustand als außerhalb eines vorgegebe nen Bereiches liegend beurteilt wird.

Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Motorabgasreinigungsvorrichtung vorzuse hen, bei der die NOx-Einfangmenge und die Sauerstoffspeicherfähigkeit mit hoher Genauigkeit getrennt voneinander erfaßt werden können, da das Freisetzen von ge speichertem Sauerstoff und der Zeitpunkt des Freisetzens des eingefangenen NOx unabhängig voneinander von einem Ausgang des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors stromab der NOx-Falle zum Einfangen der Abgaskomponenten wie z. B. NOx erfaßt werden. Für den Fall, daß die Genauigkeit der Erfassung nicht gewährleistet werden kann, wird die Erfassung nicht durchgeführt oder angehalten, um dadurch eine irr tümliche Erfassung verhindern zu können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Motorabgasreinigungs vorrichtung,

Fig. 2 eine Kennlinie eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors,

Fig. 3 den Aufbau einer ECU,

Fig. 4 eine Tabelle eines äquivalenten Sollverhältnisses für jeden Betriebsbereich,

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Ausgangs wellenform eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses stromab einer NOx-Falle, wenn ein NOx-Abführen gesteuert wird, und einem Unterschied in der NOx-Falle,

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Beurteilung einer Sau erstoffspeichermenge und einer NOx-Einfangmenge in Abhängigkeit von einer Ausgangswellenform eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses stromab einer NOx-Falle, wenn ein NOx-Abführen gesteuert wird,

Fig. 7 eine Darstellung einer Beziehung zwischen T2 und der NOx-Einfangmenge,

Fig. 8 eine Darstellung einer Beziehung zwischen T1 und der Sauerstoffspeicher menge,

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Beurteilung einer Sau erstoffspeichermenge und einer NOx-Einfangmenge in Abhängigkeit von einer Ausgangswellenform eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses stromab einer NOx-Falle, wenn ein NOx-Abführen gesteuert wird, nach dem Stand der Technik,

Fig. 10 eine Darstellung einer Beziehung zwischen Tx und der NOx-Einfangmenge nach dem Stand der Technik,

Fig. 11 eine Darstellung zur Erläuterung der NOx-Abführsteuerung, der Zeitsteue rung zur Beurteilung der Verschlechterung usw.,

Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Kraftstoffsteuerungsablaufs,

Fig. 13 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines NOx-Abführsteuerungsablaufs,

Fig. 14 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Verschlechterungsbeurteilungsab laufs,

Fig. 15 ein Flußdiagramm zum Unterlassen einer NOx-Katalysator-(Einfang)- diagnose und

Fig. 16 ein Flußdiagramm zur Beurteilung der Abnormalität eines Motorsystems.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wenn z. B. eine NOx-Falle selbst ein O₂-Speichervermögen besitzt oder wenn ein Katalysator oder ähnliches, das ein O₂-Speichervermögen besitzt, stromauf und stromab dicht bei der NOx-Falle angeordnet ist, wird Sauerstoff während eines Ma gerbetriebs gespeichert, und der Sauerstoff freigesetzt, wenn das Luft-/Kraftstoff verhältnis von mager auf ein stöchiometrisches oder fettes Luft-/Kraftstoffverhältnis umgestellt wird. Dementsprechend wird ein Ausgang eines stromab des Katalysa tors oder von ähnlichem mit O₂-Speichervermögen angebrachten Luft-/Kraftstoff verhältnissensors durch den von diesem freigesetzten Sauerstoff beeinflußt.

Dementsprechend ist die Wahrscheinlichkeit fehlerhafter Ergebnisse groß, wenn die in der NOx-Falle absorbierte NOx-Einfangmenge und die Einfangleistungsfähigkeit mittels des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors geschätzt werden. Wenn z. B. die Sau erstoffspeichermenge groß ist, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis zeitweilig von einem mageren auf ein stöchiometrisches oder fettes Luft-/Kraftstoffverhältnis um gestellt wird, wird die Zeit länger, während der der Ausgang des stromab der NOx- Falle angebrachten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors mager anzeigt. Daher wird die NOx-Menge irrtümlicherweise als groß beurteilt. Wenn im Gegensatz dazu die Sau erstoffspeichermenge gering ist, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis zeitweilig von einem mageren auf ein stöchiometrisches oder fettes Luft-/Kraftstoffverhältnis um gestellt wird, zeigt der Ausgang des stromab der NOx-Falle angebrachten Luft- /Kraftstoffverhältnissensors frühzeitig fett an. Daher wird die NOx-Einfangmenge irrtümlicherweise als gering beurteilt.

Wenn der Magerbetrieb ausgeführt wird, erreicht die Sauerstoffspeichermenge das Sauerstoffspeichervermögen innerhalb kurzer Zeit, aber da das Sauerstoffspeicher vermögen seinerseits aufgrund der Verschlechterung oder ähnlichem ungleichmäßig wird, ist die Beurteilung wie oben beschrieben möglicherweise fehlerhaft.

Außerdem sind die NOx-Falle mit einem Sauerstoffspeichervermögen oder der Ka talysator usw. mit einem Sauerstoffspeichervermögen, der stromauf und stromab dicht bei der NOx-Falle angeordnet ist, in Abhängigkeit von dem Sauerstoffspei chervermögen einer Oxidationsreaktion von unverbranntem HC, CO ausgesetzt. Wenn sich dementsprechend das Sauerstoffspeichervermögen verringert, werden deren Oxidations- und Reduktionsreaktionen schwächer, so daß sich der NOx-Falle und der Katalysator mit einem Sauerstoffspeichervermögen, der stromauf und stromab dicht bei der NOx-Falle angeordnet ist, verschlechtern, und es ist demzu folge wünschenswert, daß das Sauerstoffspeichervermögen unabhängig erfaßt wird. Außerdem ist in diesem Fall eine Trennung von der NOx-Einfangmenge wie oben beschrieben notwendig. Die Leistungsfähigkeit der NOx-Falle wird stark von dem Zustand der NOx-Falle selbst beeinflußt. Darunter fallen z. B. die Temperatur der NOx-Falle, die O₂-Speichermenge, die Leistungsfähigkeit eines Dreiwegekatalysa tors usw. Außerdem beeinflussen auch die Motorabgaskomponenten (Zusammen setzungsverhältnis der Komponenten), die Abgasmenge, die Abgastemperatur, das Luft-/Kraftstoffverhältnis usw. die Leistungsfähigkeit der NOx-Falle. Wenn die Leistungsfähigkeit einer Erfassungseinrichtung zum Bestimmen der Leistungsfähig keit der NOx-Falle verschlechtert ist, beeinflußt dieses außerdem das Ergebnis der Bestimmung der Leistungsfähigkeit der NOx-Falle.

Erfindungsgemäß wird anhand der Bedingungen, die das Ergebnis der Bestimmung der Leistungsfähigkeit der NOx-Falle beeinflussen, beurteilt, und eine gegebenen falls durchgeführte Bestimmung der Leistungsfähigkeit der NOx-Falle wird ange halten, um dadurch eine fehlerhafte Beurteilung der Leistungsfähigkeit der NOx- Falle zu verhindern.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Be zug auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine Darstellung des Aufbaus einer Luft-/Kraftstoffverhältnissteuervor richtung des Motors gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. In der vor liegenden Ausführungsform wird ein Direkteinspritzsystem erläutert. Ein Einlaßsy stem 23 eines Motors 1 weist einen Luftfilter 2, einen Luftmengenmesser 3 zum Erfassen der Einlaßluftmenge, eine Drosselklappe 4 zum Einstellen der Einlaßluft menge, eine Drosselklappenansteuereinrichtung 5, einen Drosselöffnungsgradsensor 5a, ein Verwirbelungssteuerventil 6, eine Verwirbelungssteuerventil-Ansteuerein richtung 7 und ein Einlaßventil 8 auf. Die Verwirbelungssteuerventile 6 sind direkt vor dem Einlaßventil 8 jedes Zylinders vorgesehen und für einen integrierten Be trieb ausgelegt. Eine Brennkammer 9 des Motors 1 weist ein Kraftstoffeinspritz ventil 10 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer 9, eine Zündkerze 11 und einen Zylinderdrucksensor 12 auf. Ein Abgassystem 24 des Mo tors weist ein Auslaßventil 13, einen ersten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 14, ei nen NOx-Falle 15 und einen zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 25 auf. Die Luft-/Kraftstoffverhältnissteuervorrichtung weist außerdem eine auf einer Kurbel welle des Motors 1 angebrachte Fühlplatte 16, einen Kurbelwinkelsensor 17 zum Erfassen eines vorstehenden Abschnitts derselben, um dadurch eine Drehzahl und einen Kurbelwinkel zu erfassen, und einen Gaspedalsensor 19 zum Erfassen eines Winkels eines Gaspedals auf.

Die erfaßten Werte der jeweiligen Sensoren werden in eine elektronische Steuerein heit (im folgenden als ECU bezeichnet) 20 eingegeben, die einen Gaspedalwinkel, eine Einlaßluflmenge, eine Motordrehzahl, einen Kurbelwellenwinkel, einen Zylin derdruck, einen Drosselöffnungsgrad etc. erfaßt oder berechnet. In Abhängigkeit von diesen Ergebnissen werden die dem Motor 1 zugeführte Kraftstoffmenge und die Zeitsteuerung berechnet, um einen Ansteuerimpuls an das Kraftstoffeinspritz ventil 10 auszugeben, der Öffnungsgrad der Drosselklappe 4 wird berechnet, um ein Steuersignal an die Drosselklappenansteuereinrichtung 5 auszugeben, und die Zündzeitsteuerung oder ähnliches wird berechnet, um ein Zündsignal an die Zünd kerze 11 auszugeben. Außerdem wird z. B. ein Signal an eine Alarmlampe 26 aus gegeben, um einen Fahrer zu warnen, wenn eine Verschlechterung der NOx-Falle 15 beurteilt wird.

Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffpumpe unter Druck von einem nicht gezeigten Kraftstofftank eingespeist und durch eine Kraftstoffdruckregelung auf einem vorge gebenen Druck (näherungsweise 5 bis 15 MPa) gehalten und dem Kraftstoffein spritzventil 10 zugeführt. Eine vorgegebene Kraftstoffmenge wird auf einen von der ECU 20 ausgegebenen Ansteuerimpuls hin direkt in die Brennkammer 9 einge spritzt. Die Betriebsarten des Motors 1 umfassen einen stöchiometrischen Betrieb, einen homogenen Magerbetrieb, einen Schichtbetrieb usw. Beim homogenen Ma gerbetrieb wird Kraftstoff im Einlaßtakt zur Vermischung mit Luft und zur Ver brennung eines homogenen Gemisches eingespritzt. Im Schichtbetrieb wird Kraft stoff im Verdichtungstakt zur Verteilung von Kraftstoff in geschichteter Form im Gemisch eingespritzt, und Kraftstoff in der Nähe der Zündkerze 11 angesammelt (um ein fettes Gemisch bereitzustellen).

Von der Drosselklappe 4 eingestellte Einlaßluft fließt in die Brennkammer, wobei sie durch das Einlaßventil 8 gelangt. Zu dieser Zeit wird die Verwirbelungsstärke durch das Verwirbelungssteuerventil 6 gesteuert. Normalerweise wird es so einge stellt, daß die Verwirbelungsstärke im Schichtbetrieb und im homogenen Magerbe trieb groß und in anderen Betriebsarten niedrig ist. Besonders im Schichtbetrieb wird Kraftstoff nicht über die gesamte Brennkammer 9 verteilt, sondern aufgrund der zuvor genannten Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung des durch die Verwirbelung verursachten Luftflusses und der Ausgestaltung eines Hohlraums 22 in der Oberflä che des Kolbens 21 in der Nähe der Zündkerze 11 angesammelt.

Ein Gemisch aus Kraftstoff und Einlaßluft wird durch die Zündkerze 9 gezündet und verbrannt. Nach der Verbrennung werden Abgase durch das Auslaßventil 13 zum Abgassystem 24 ausgelassen. Die Abgase fließen in die im Abgassystem 24 angeordnete NOx-Falle 15.

Der erste Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 14 gibt ein der Konzentration des Sauer stoffs im Abgas stromauf der NOx-Falle 15 entsprechendes Signal aus, um eine Er fassung des tatsächlichen Luft-/Kraftstoffverhältnisses von dem Ausgang zu ermög lichen. In Abhängigkeit von dem von dem ersten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 14 erfaßten tatsächlichen Luft-/Kraftstoffverhältnis wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis des zugeführten Gemisches auf ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis rückführgesteu ert.

Der zweite Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 25 gibt ein der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen stromab der NOx-Falle 15 entsprechendes Signal aus, um eine Er fassung des tatsächlichen Luft-/Kraftstoffverhältnisses von dem Ausgang zu ermög lichen. Die durch die NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge wird in Abhängigkeit von dem von dem zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 25 erfaßten tatsächlichen Luft-/Kraftstoffverhältnis beurteilt.

Während in der vorliegenden Ausführungsform als zweiter Luft-/Kraftstoffverhält nissensor 25 ein sogenannter O₂-Sensor verwendet wird, bei dem, wie in Fig. 2 ge zeigt, das Luft-/Kraftstoffverhältnis in die Nähe eines stöchiometrischen Verhältnis ses plötzlich geändert wird, um einen Binärwert auszugeben, ist der Sensor nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein sogenannter Breit-Luft-/Kraftstoffver hältnissensor eingesetzt werden, bei dem ein im wesentlichen linearer Ausgang ent sprechend dem Luft-/Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit von der Sauerstoffkon zentration in den Abgasen erzeugt wird.

Ein nicht gezeigter Kanal und ein nicht gezeigtes AGR-Ventil sind vom Abgassy stem 24 zum Einlaßsystem 23 führend vorgesehen. Besonders im Schichtbetrieb wird eine große AGR-Menge eingeleitet, um die Erzeugung von NOx und um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu hemmen.

Fig. 3 zeigt den Aufbau einer ECU 20. Die Signale 35, 5s, 12s, 14s, 25s, 17s und 19s des zuvor genannten Luftmengenmessers 3, des Drosselklappenöffnungsgradsensors 5a, des Zylinderdrucksensors 12, des ersten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 14, des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25, des Kurbelwellenwinkelsensors 17 und des Gaspedalsensors 19 und ein Signal eines nicht gezeigten Zylinderunter scheidungssensors 27 werden in eine Eingangsschaltung 31 eingegeben. Eine CPU 30 liest anhand eines Programmes und einer in einem ROM 37 gespeicherten Kon stanten die Eingangssignale über einen Eingangs-/Ausgangskanal 32 aus, um eine arithmetische Verarbeitung durchzuführen.

Als Ergebnisse der arithmetischen Verarbeitung werden die Zündzeitsteuerung, die Einspritzansteuerimpulsbreite und -zeitsteuerung, die Drosselklappenöffnungsgrad befehle und die Verwirbelungssteuerventilöffnungsgradbefehle von der CPU 30 an eine Zündausgangsschaltung 33, eine Kraftstoffeinspritzventilansteuerschaltung 34, eine Drosselklappenansteuerschaltung 35 und eine Verwirbelungssteuerventilan steuerschaltung 36 über den Eingangs-/Ausgangskanal 32 ausgegeben, um die Zün dung, die Kraftstoffeinspritzung, die Drosselklappenöffnungsgradsteuerung und die Verwirbelungssteuerventilöffnungsgradsteuerung auszuführen. Außerdem wird z. B. eine Alarmlampe 26 durch eine Alarmlampenansteuerschaltung 37 eingeschaltet, wenn eine Verschlechterung der NOx-Falle beurteilt wird. Ein RAM 38 wird zum Speichern von Eingangssignalwerten, Betriebsergebnissen usw. verwendet.

Anhand eines Programms und einer in dem ROM 37 gespeicherten Konstanten wird die Kraftstoffeinspritzzeit Ti z. B. durch die folgende Gleichung berechnet und Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzt und dem Motor 1 zuge führt.

Ti = K . (Qa/Ne) . TGFBA . ALPHA . Kr,

wobei K der von der Kennlinie des Kraftstoffeinspritzventils 10 oder ähnlichem ab hängiger Koeffizient, Qa die Einlaßluftmenge, Ne die Motordrehzahl, TGFBA das äquivalente Sollverhältnis eines dem Motor 1 zuzuführenden Gemisches und ALPHA der Rückführkorrekturkoeffizient sind. Kr ist der Luft-/Kraftstoffverhält niskorrekturkoeffizient in der Luft-/Kraftstoffverhältnisänderungssteuerung (im fol genden als NOx-Abführsteuerung bezeichnet) zum zeitweiligen Ändern des Luft- /Kraftstoffverhältnisses des Abgases von einem mageren in ein stöchiometrisches oder fettes Luft-/Kraftstoffverhältnis für eine vorgegebene Zeitdauer.

Wenn das äquivalente Sollverhältnis TGFBA gleich 1 ist, ist das dem Motor 1 zuge führte Gemisch stöchiometrisch. Wenn andererseits TGFBA kleiner als 1 ist, ist das dem Motor 1 zugeführte Gemisch mager, und wenn TGFBA größer als 1 ist, ist ein dem Motor 1 zugeführtes Gemisch fett. Das äquivalente Sollverhältnis TGFBA wird z. B. wie in Fig. 4 gezeigt als Tabelle der Motordrehzahl Ne und einer Last (z. B. ein in Abhängigkeit von einem Signal des Gaspedalsensors 19 zum Erfassen eines Win kels des Gaspedals 18 berechnetes Solldrehmoment) in dem ROM 37 gespeichert. Das heißt, daß in dem Betriebsbereich einer unterhalb der durchgezogenen Linie L liegenden Last TGAF mager ist, im Betriebsbereich zwischen der durchgezogenen Linie L und der durchgezogenen Linie R TGFBA gleich 1, d. h. stöchiometrisch ist, und im Betriebsbereich einer Last oberhalb der durchgezogenen Linie R TGFBA größer als 1, d. h. fett ist. Außerdem wird im Betriebsbereich einer Last unterhalb der durchgezogenen Linie L und im Betriebsbereich einer Last unterhalb der ge punkteten Linie S ein Schichtgemisch gebildet, um die Verbrennung durch ein Ge misch zu bewirken, das bei dem Luft-/Kraftstoffverhältnis von 40 bis 50 (Schicht magerbetrieb) äußerst mager ist. Im Betriebsbereich zwischen der durchgezogenen Linie R und der gepunkteten Linie S wird eine Verbrennung eines beim Luft-/Kraft stoffverhältnis von 20 bis 25 homogenen und mageren Gemisches bewirkt (homoge ner Magerbetrieb).

Im stöchiometrischen Betrieb (TGFBA = 1, Kr = 1) wird die Rückführsteuerung in Abhängigkeit von dem von dem ersten Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 14 erfaßten tatsächlichen Luft-/Kraftstoffverhältnis so durchgeführt, daß das Luft-/Kraftstoff verhältnis genau stöchiometrisch ist, und der in der Kraftstoffeinspritzzeit Ti wider zuspiegelnde Rückführkorrekturkoeffizient ALPHA wird berechnet. ALPHA wird kleiner, wenn das tatsächliche Luft-/Kraftstoffverhältnis fett ist, und größer, wenn das tatsächliche Luft-/Kraftstoffverhältnis mager ist, und bewegt sich normalerweise um etwa 1,0 herum. ALPHA wird bei anderen Betriebsarten als dem stöchiometri schen Betrieb auf einen vorgegebenen Wert oder einen Lernwert festgesetzt.

Im Magerbetrieb (TGFBA < 1, Kr = 1) wird in den Abgasen enthaltenes NOx in der NOx-Falle 15 eingefangen. Wenn die eingefangene NOx-Menge eine vorgegebene Menge annimmt (innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer), dann sind TGFBA = 1, Kr ≧ 1, d. h. das Luft-/Kraftstoffverhältnis wird auf einen Zustand umgestellt, daß die Sauerstoffkonzentration im Stöchiometrischen oder Fetten gering ist (NOx-Ab führsteuerung), so daß das durch Adsorption oder Absorption in der NOx-Falle 15 durch HC oder CO in den Abgasen eingefangene NOx reduziert oder nach der Frei setzung reduziert wird. Während im Fall des Direkteinspritzmotors der vorliegenden Erfindung die Drosselklappe 6 durch die Drosselklappenansteuereinrichtung 5 hauptsächlich in Richtung Schließen betrieben wird, um die Einlaßluftmenge zu verringern und die zugeführte Kraftstoffmenge zu steuern, wodurch das Luft-/Kraft stoffverhältnis geändert wird, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf ein stöchio metrisches oder fettes umgestellt wird, wird angemerkt, daß sie nicht auf ein wie oben beschriebenes Verfahren beschränkt ist.

Der NOx-Falle 15 ist so aufgebaut, daß sie sowohl die sogenannte Dreiwegekataly satorleistungsfähigkeit zum Gewährleisten des NOx-Einfangens zu einer mageren Zeit als auch die Abgasreinigungsleistungsfähigkeit zu einer stöchiometrischen Zeit aufweist. Es wird z. B. Aluminium als Träger verwendet und Alkalimetall und alka lische Erde wie Natrium Na, Barium Ba oder ähnliches und Edelmetall wie Platin Pt und Rhodium Rh getragen. Außerdem wird manchmal Zer Ce mit einem Sauer stoffspeichervermögen zur Verbesserung der sogenannten Dreiwegeleistungsfähig keit bei Stöchiometrie getragen. Die NOx-Falle 15 adsorbiert oder absorbiert das NOx zum Einfangen, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis der einfließenden Abgase mager ist, und das adsorbierte NOx reagiert mit in den Abgasen enthaltenem HC oder NOx und wird reduziert, wenn die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen geringer wird (z. B. bei stöchiometrischem oder fettem Verhältnis). Das absorbierte NOx reagiert durch z. B. einen katalytischen Prozeß mit Platin Pt mit HC oder CO in den Abgasen, nachdem NOx freigesetzt und reduziert wurde. Auf diese Weise kann die in die Atmosphäre freigelassene NOx-Menge verringert werden. Außerdem werden im stöchiometrischen Betrieb in den Abgasen enthaltenes HC und Co oxi diert, z. B. durch einen katalytischen Prozeß mit Platin Pt, und NOx reduziert, wo durch die Verringerung der Abgaskomponenten ermöglicht wird. Einige NOx-Fal len bewirken sogar in Abhängigkeit von der Art der NOx-Falle eine Reduktion eines Teils des NOx durch in den Abgasen enthaltenes HC oder CO, wenn das Luft- /Kraftstoffverhältnis des einfließenden Gemisches mager ist.

Wie oben beschrieben, wird NOx in der NOx-Falle eingefangen, wenn das Luft- /Kraftstoffverhältnis des Gemisches mager ist. Jedoch gibt es eine Grenze für das NOx-Einfangvermögen der NOx-Falle. Wenn die NOx-Falle NOx einfangt, bis die Einfangkapazität gesättigt ist, kann kein NOx mehr absorbiert werden, gelangt durch die NOx-Falle und wird in die Atmosphäre freigelassen. Daher ist es not wendig, NOx von der NOx-Falle 15 freizusetzen, bevor das NOx-Einfangvermögen der NOx-Falle 15 gesättigt ist. Somit ist es notwendig zu schätzen, wieviel NOx in der NOx-Falle 15 eingefangen wird. Im folgenden wird ein Verfahren zum Schätzen der eingefangenen NOx-Menge der NOx-Falle 15 näher erläutert.

Wenn die NOx-Menge (je Zeiteinheit) in den vom Motor 1 abgegebenen Abgasen anwächst, erhöht sich auch die NOx-Menge (pro Zeiteinheit), die durch Adsorption oder Absorption in der NOx-Falle 15 eingefangen wird. Da die NOx-Menge (je Zeiteinheit) in den vom Motor 1 abgegebenen Abgasen im wesentlichen in Abhän gigkeit von der Motordrehzahl des Motors 1 und der Last bestimmt wird, ist die in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge (je Zeiteinheit) eine Funktion der Mo tordrehzahl des Motors 1 und der Last. Dementsprechend wird die in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge (je Zeiteinheit) NOAS im voraus als Funktion der Motordrehzahl des Motors 1 und der Last gemessen und im voraus in Form einer Tabelle im ROM 37 gespeichert.

Die geschätzte in der NOx-Falle 15 einzufangende NOx-Menge TNOA kann ent sprechend der folgenden Gleichung durch Aufsummieren der NOAS zu jeder vor gegebenen Zeit während der Fortdauer eines Magerbetriebs erhalten werden.

TNOA (neu) = TNOA (alt) + NOAS

In der vorliegenden Ausführungsform wird, bevor die geschätzte in der NOx-Falle einzufangende NOx-Menge TNOA die Sättigungsabscheidungsmenge TNOAMX erreicht, das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Gemisches zeitweilig stöchiometrisch oder fett eingestellt, so daß NOx von der NOx-Falle 15 freigesetzt oder reduziert wird.

Da die in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge (je Zeiteinheit) NOAS von der Änderung der Zündzeitsteuerung und der Kraftstoffeinspritzzeit beeinflußt wird, ist es vorzuziehen, daß die Menge mittels dieser Parameter korrigiert wird. Außer dem wird die in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge (je Zeiteinheit) auch durch die bereits in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge beeinflußt. Dem entsprechend kann bei der in der NOx-Falle eingefangenen NOx-Menge (je Zeitein heit) in dem Zustand, in dem die NOx-Einfangmenge der NOx-Falle 15 selten gera de NOAS ist, die in der NOx-Falle 15 einzufangende NOx-Menge TNOA z. B. durch die folgende Gleichung erhalten werden.

TNOA (neu) = TNOA (alt) + (1 - TNOA (alt)/TNOAMX) × NOAS

Das heißt, daß die in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge (je Zeiteinheit) im wesentlichen proportional zu dem Wert ist, der durch Subtrahieren der bereits eingefangenen Menge von der Sättigungseinfangmenge erhalten wird.

Außerdem ist eine kleine Menge an SOx in den Abgasen des Motors 1 enthalten, da Schwefel im Kraftstoff und im Schmieröl des Motors 1 enthalten ist. Das SOx wird ebenfalls zusammen mit dem NOx in der NOx-Falle 15 eingefangen. Wenn SOx einmal eingefangen ist, ist es schwer freizusetzen, und da die SOx-Einfangmenge anwächst, verringert sich schrittweise die NOx-Menge, die in der NOx-Falle einge fangen werden kann. Dieses bedeutet, daß sich das NOx-Einfangvermögen der NOx-Falle 15 verschlechtert. Das NOx-Einfangvermögen der NOx-Falle 15 kann sich sogar aus anderen als den genannten Gründen durch die Hitze während des Be triebs und durch verschiedene Materialien (Zink Pd, Silicium Si etc.) verschlech tern. Dementsprechend ist es notwendig zu sehen, wieviel NOx in der NOx-Falle 15 eingefangen werden kann, d. h. die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX der NOx-Falle 15 zu erfassen. Dieses wird im folgenden näher erläutert.

Als erstes wird das Verfahren zur Erfassung der tatsächlich in der NOx-Falle 15 eingefangenen NOx-Einfangmenge erläutert. Wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Gemisches zeitweilig stöchiometrisch oder fett eingestellt wird (NOx-Abführ steuerung), um NOx von der NOx-Falle 15 freizusetzen, werden Abgase, die viel unverbranntes HC und CO enthalten und eine geringe Sauerstoffkonzentration auf weisen, von dem Motor 1 ausgegeben.

Wenn die NOx-Falle 15 oder ein Katalysator oder ähnliches mit einem Sauer stoffspeichervermögen, der oder das stromauf der NOx-Falle 15 angebracht ist, vor gesehen ist, wird darin gespeicherter Sauerstoff zunächst freigesetzt oder reduziert. Wenn die Freisetzung oder Reduktion fortschreitet und sich die Sauerstoffkonzen tration der NOx-Falle 15 verringert, wird das eingefangene NOx freigesetzt oder reduziert und zur selben Zeit durch unverbranntes HC, CO etc. reduziert. Ein Bei spiel für Ausgangswellenformen des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25 bei der NOx-Abführsteuerung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Kurven a und b zeigen Aus gangswellenformen des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25, wenn sich bezüglich der Sauerstoffspeichermenge (Sauerstoffspeichervermögen) unterschei dende NOx-Falle 15 verwendet werden, um die NOx-Einfangmenge dieselbe wer den zu lassen, wobei Kurve a und Kurve b jeweils ein geringes und ein großes Sau erstoffspeichervermögen zeigen. Im Magerbetrieb wird Sauerstoff innerhalb einer kurzen Zeitdauer vollständig bis zum Sauerstoffspeichervermögen gespeichert, weshalb für diesen Fall die Sauerstoffspeichermenge und das Sauerstoffspeicher vermögen als dieselben betrachtet werden können. Die Kurven b und c zeigen Aus gangswellenformen des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25, wenn eine NOx-Falle 15 verwendet wird, um die NOx-Einfangmenge zu verändern, wobei die Kurven b und c jeweils zeigen, daß die NOx-Einfangmenge gering bzw. groß ist. In diesem Fall ist die Sauerstoffspeichermenge (Sauerstoffspeichervermögen) dieselbe.

Wie in Fig. 6 gezeigt, sind ein Schwellenwert VS1 für mager und ein Schwellenwert VS2 für fett eingestellt, wobei Ti die Zeit zwischen dem Beginn der NOx-Abführ steuerung und dem Zeitpunkt anzeigt, zu dem ein Ausgang des zweiten Luft-/Kraft stoffverhältnissensors 25 VS1 schneidet, und T2 die Zeit zwischen dem Beginn der NOx-Abführsteuerung und dem Zeitpunkt anzeigt, bei dem ein Ausgang des zwei ten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25 VS2 schneidet. Die Fig. 7 und 8 zeigen je weils Beziehungen zwischen der NOx-Einfangmenge und T2 und zwischen der Sauerstoffspeichermenge und T1 zum Zeitpunkt derselben Betriebsbedingung. Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß eine im wesentlichen lineare Beziehung zwi schen T2 und der NOx-Einfangmenge und zwischen T1 und der Sauerstoffspei chermenge betrachtet wird.

Bei einer experimentellen Verwendung der NOx-Falle wurde durch das Experiment bestätigt, daß VS1 und VS2 jeweils auf etwa 0,2 V und etwa 0,8 eingestellt werden, womit die Sauerstoffspeichermenge und die NOx-Einfangmenge getrennt erfaßt werden. Es wurde außerdem durch Experiment bestätigt, daß die Zeitsteuerung, zu der der Ausgang des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25 VS2 schneidet, die Zeitsteuerung ist, die die Freisetzung von in der NOx-Falle eingefangenem NOx beendet. Dementsprechend ist die Abführsteuerung zu beenden, nachdem der Aus gang des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25 VS2 schneidet.

Wenn sich der zweite Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 25 verschlechtert, verändern sich die Spannungswerte von VS1 und VS2. Daher ist es z. B. vorzuziehen, daß die Spannungswerte von VS1 und VS2 entsprechend dem Ausgang beim Magerbetrieb und dem Ausgang beim fetten Betrieb korrigiert werden.

Aus dem Vorhergehenden wird ersichtlich, daß die Sauerstoffspeichermenge sogar aus T1 erfaßt werden kann, wenn nur VS1 eingestellt ist.

Fig. 9 zeigt ein Verfahren zum Erfassen der NOx-Einfangmenge gemäß dem Stand der Technik. Der Schwellenwert VSx (näherungsweise 0,5 V), der die Nähe der Stöchiometrie zeigt, wird eingestellt, um die Zeit Tx zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Ausgang VSx schneidet, und dem Beginn der NOx-Abführsteuerung zu messen. Für diesen Fall ist eine Beziehung zwischen der NOx-Einfangmenge und Tx in Fig. 10 gezeigt. Wenn die Sauerstoffspeichermenge konstant ist, kann die NOx-Einfangmenge aus Tx erfaßt werden, aber wenn die Sauerstoffspeichermenge unterschiedlich ist, kann die NOx-Einfangmenge nicht genau aus Tx erfaßt werden.

Da das durch Adsorption oder Absorption in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx im wesentlichen während T2 freigesetzt oder reduziert wird, ist die in der NOx- Falle 15 eingefangene NOx-Menge bekannt, wenn die während der Zeitdauer frei gesetzte oder reduzierte NOx-Menge erhalten wird.

Außerdem werden in den Abgasen enthaltenes HC und CO zur Reduktion von NOx verwendet, wenn NOx von der NOx-Falle 15 freigesetzt oder reduziert wird. Dem entsprechend ist die von der NOx-Falle 15 je Zeiteinheit freigesetzte oder reduzierte NOx-Menge NODS proportional zu der je Zeiteinheit zugeführten Menge von un verbranntem HC und CO, d. h. der überschüssigen Kraftstoffmenge. Die je Zeitein heit zugeführte überschüssige Kraftstoffmenge Qfex wird durch die folgende Glei chung ausgedrückt.

Qfex = k1 . Ti . (Kr - 1)/Kr . Ne = k1 . K . Qa . (Kr - 1),

wobei k1 eine Proportionalitätskonstante bezeichnet, und die anderen die entspre chenden Größen der Gleichung von Ti bezeichnen. Da die von der NOx-Falle 15 je Zeiteinheit freigesetzte oder reduzierte NOx-Menge NODS proportional zu Qfex ist, wenn die Proportionalitätskonstante k2 ist, wird NODS durch die folgende Glei chung ausgedrückt.

NODS = k2 . Qfex = k . Qa . (Kr - 1),

wobei k = k1 . k2.

Wenn Kr bei der Abführsteuerung außerordentlich groß ist (zu fettes Luft-/Kraft stoffverhältnis), besteht die Möglichkeit einer Zufuhr übermäßiger Reduktionsreak tionsgeschwindigkeit von in der NOx-Falle 15 eingefangenem NOx in Abhängigkeit von der Art der NOx-Falle 15. In diesem Fall gelangt aufgrund eines Fehlers in der Berechnung der NOx-Einfangmenge ein Teil unverbranntes HC und CO durch die NOx-Falle 15. Andererseits wird Kr bei der normalen NOx-Abführsteuerung manchmal auf einen etwas großen Wert (z. B. Kr < 1,1) eingestellt, um die Freiset zung oder Reduktion von NOx zu beschleunigen. Daher ist beim Erhalt der NOx- Einfangmenge im Hinblick auf Kr bei der NOx-Abführsteuerung ein Wert vorzu ziehen (z. B. 1 < Kr < 1,1), der sich von dem bei der normalen NOx-Abführsteue rung unterscheidet.

Wie oben beschrieben, kann die in der NOx-Falle 15 eingefangene NOx-Menge durch den Erhalt der Gesamtsumme TNOD über NODS während der Zeitdauer T2 bei der NOx-Abführsteuerung erhalten werden. Das heißt, die Gleichung lautet wie folgt:

TNOD = ΣNODS (die Gesamtsumme während der Zeitdauer T2) = k . Σ(Qa . (Kr - 1)) (die Gesamtsumme während der Zeitdauer T2).

In der folgenden Berechnungsgleichung der Menge NODS an von der NOx-Falle 15 freigesetztem NOx ist

NODS = k . Qa . (Kr - 1).

Tatsächlich ist Kr oftmals ein fester Wert (z. B. werden mehrere feste Werte im vor aus für jede Betriebsart eingestellt). Dementsprechend ist die Gesamtsumme TNOD über NODS während der Zeitdauer T2 proportional zur Gesamtsumme über Qa während der Zeitdauer T2. Daraus kann TNOD durch die folgende Gleichung erhal ten werden.

TNOD = k' . Qave . Kr . T2,

wobei k' eine Proportionalitätskonstante und Qave einen gemittelten Wert von Qa während T2 bezeichnen.

Zum Erfassen der NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX der NOx-Falle 15 sollte die in der NOx-Falle 15 bei der NOx-Abführsteuerung eingefangene Menge TNOA die NOx-Sättigungseinfangmenge sein. Andererseits wird die normale NOx-Abführ steuerung ausgeführt, wenn die in der NOx-Falle 15 zu absorbierende geschätzte NOx-Menge TNOA ein Wert TNOAP ist, der kleiner als die NOx-Sättigungsein fangmenge TNOAMX ist. Aus diesem Grund wird, wie in Fig. 11 gezeigt, norma lerweise die NOx-Abführsteuerung ausgeführt, wenn die geschätzte NOx-Einfang menge TNOA gleich TNOAP ist, und nur, wenn die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX erfaßt wird und wenn TNOA vom Wert her etwas größer als die NOx- Sättigungseinfangmenge TNOAMX ist, wird die NOx-Abführsteuerung ausgeführt. Dann wird der erfaßte Wert TNOD der NOx-Einfangmenge durch das zuvor ge nannte Verfahren erhalten, die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX wird ge mäß TNOD aktualisiert, und außerdem wird der Schwellenwert TNOAP zum Star ten der normalen NOx-Abführsteuerung ebenfalls aktualisiert.

Die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX der NOx-Falle 15 wird durch das oben beschriebene Verfahren erfaßt. Wenn z. B. die erfaßte NOx-Sättigungseinfang menge TNOAMX kleiner als ein vorgegebener Wert ist, wird eine SOx-Vergif tungserholungssteuerung zum Finden von durch SOx verursachten Schäden durch geführt, und wenn danach die erfaßte NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX auch kleiner als ein vorgegebener Wert ist, wird eine Verschlechterung der NOx- Falle 15 beurteilt und die Speicherung eines für die Verschlechterung des NOx-Ka talysators repräsentativer Code und/oder die Warnung durch Aufleuchten einer Alarmlampe für einen Fahrer ausgeführt.

Die SOx-Vergiftungserneuerungssteuerung wird durch Anheben der Temperatur der NOx-Falle 15 auf eine voreingestellte Temperatur von z. B. nicht weniger als 600°C und Einstellen eines fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisses erzielt, um den Betrieb für eine vorgegebene Zeitdauer fortzusetzen.

Andererseits enthält die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA einen Fehler, da sie bis zum Ende ein geschätzter Wert ist. Der Fehler rührt z. B. von einer Abweichung zwischen einem Wert einer Tabelle, in der die in der zuvor genannten NOx-Falle eingefangene NOx-Menge (vom Motor freigesetzt oder reduziert) voreingestellt ist, und dem tatsächlichen Wert oder von einer Verschlechterung der NOx-Absorp tionsleistungsfähigkeit der NOx-Falle 15 her. Dementsprechend ist es z. B. vorzu ziehen, die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA durch Änderung (Korrigieren) wie folgt zu verwenden. Das heißt, daß der für die normale NOx-Abführsteuerung erfaßte Wert TNOD der NOx-Einfangmenge mit dem Schwellenwert TNOAP für die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA zum Starten der NOx-Abführsteuerung verglichen wird, so daß die geschätzte NOx-Einfangmenge korrigiert wird, um dem erfaßten Wert TNOD der NOx-Einfangmenge zu entsprechen.

Genauer gesagt wird z. B. der Koeffizient kc gemäß der folgenden Gleichung erhal ten und erneut für die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA verwendet.

kc (neu) = kc (alt) . TNOAP/TNOA.

Andererseits kann beurteilt werden, daß der Motor 1 oder die NOx-Falle 15 nicht normal ist, wenn der oben beschriebene Korrekturkoeffizient kc stark von 1 ab weicht. Genauer gesagt kann eine Verschlechterung der NOx-Falle 15 beurteilt werden, wenn kc < 1 und die Abweichung groß ist. Außerdem wird vorzugsweise die zuvor genannte Beurteilung der Verschlechterung der NOx-Falle zum Zwecke der Verbesserung der Genauigkeit der Verschlechterungsbeurteilung ausgeführt, wenn die Verschlechterung der NOx-Falle 15 durch kc beurteilt wird. Im Gegensatz dazu ist die vom Motor 1 ausgelassene NOx-Menge größer als der voreingestellte Tabellenwert, d. h. der Motor kann als nicht normal beurteilt werden, wenn kc < 1 und die Abweichung groß ist.

Vorzugsweise werden die zuvor genannte Erfassung der NOx-Sättigungseinfang menge TNOAMX und die Beurteilung einer Verschlechterung der NOx-Falle 15 nur ausgeführt, wenn die festgelegten Bedingungen vorliegen, z. B. wenn die Tem peratur der NOx-Falle 15 und die Betriebsbedingungen im festgelegten Bereich lie gen, oder nach Verstreichen der festgelegten Zeit oder wenn die Verschlechterung wie oben beschrieben mittels kc beurteilt wird. Die Gründe werden unten erläutert.

Da die NOx-Einfangmenge der NOx-Falle 15 stark von der Temperatur der NOx- Falle 15 beeinflußt wird, wird die Bedingung betreffend die Temperatur der NOx- Falle 15 eingestellt. Die NOx-Einfangmenge der NOx-Falle 15 verringert sich so gar, wenn die Temperatur zu niedrig oder zu hoch ist. Die Temperatur kann direkt gemessen oder aus der Betriebsbedingung geschätzt werden.

Die Betriebsbedingungen werden z. B. eingestellt, um die Schätzgenauigkeit der ge schätzten NOx-Einfangmenge TNOA zu verbessern. Da der Magerbetrieb fortge setzt wird, bis die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA die NOx-Sättigungsein fangmenge TNOAMX oder mehr annimmt, wenn die geschätzte NOx-Einfangmen ge kleiner als der tatsächliche Wert geschätzt wird, erhöht sich als Folge davon die NOx-Menge, die die NOx-Falle 15 durchläuft. Außerdem beginnt die NOx-Abführ steuerung, bevor die NOx-Einfangmenge die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX annimmt, wenn die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA größer als der tatsächliche Wert geschätzt wird, was möglicherweise zu einer Beurteilung führt, daß die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX kleiner als der tatsächliche Wert ist. Aus diesem Grund wird der Betriebsbereich, in dem eine Verbrennung stabil ist, als Bedingung eingestellt.

Zum Erfassen der NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX ist es notwendig, die NOx-Abführsteuerung durchzuführen, nachdem NOx bis zur NOx-Sättigungsein fangmenge oder mehr eingefangen wurde, und demzufolge erhöht sich die Menge des durch die NOx-Falle 15 gelangenden NOx ein wenig. Daher ist es notwendig, die Frequenz der Erfassung der NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX zu be grenzen. Genauer gesagt erfolgt die Ausführung nach dem Verstreichen einer vor gegebenen Zeitdauer nach der vorherigen Erfassung der NOx-Sättigungseinfang menge TNOAMX, oder die Frequenz zur Ausführung vom Start bis zum Anhalten des Motors wird begrenzt.

In der obigen Erläuterung wird die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX mit dem vorgegebenen Wert zur Beurteilung der Ausführung der SOx-Vergiftungserho lungssteuerung oder Beurteilung einer Verschlechterung der NOx-Falle 15 vergli chen. Andererseits kann das folgende von der folgenden Gleichung des erfaßten Wertes TNOD der NOx-Einfangmenge, der zum Erhalt der NOx-Sättigungseinfang menge TNOAMX verwendet wird,

TNOD = k . Σ(Qa . (Kr - 1)) (die Gesamtsumme während der Zeitdauer T2)

oder der Gleichung mit Kr als festem Wert

TNOD = k' . Qave . T2

verwendet werden. Das heißt, daß ein Schwellenwert im voraus in einer Tabelle von Qa und Kr gespeichert wird und der Schwellenwert und T2 zur Beurteilung vergli chen werden können.

Es wird eine weitere Ausführungsform der Beurteilung der Verschlechterung der NOx-Falle 15 erläutert. Bei der normalen NOx-Abführsteuerung wird der Schwel lenwert TNOAP zum Starten der NOx-Abführsteuerung mit einer vorgegebenen Zeitsteuerung z. B. um einen vorgegebenen Wert angehoben, um TNOAPC bereit zustellen. Die jeweiligen erfaßten Werte TNOD der NOx-Einfangmenge bei einem jeweiligen Schwellenwert TNOAP und TNOAPC werden erhalten und eine Diffe renz zwischen diesen berechnet. Wenn die Differenz nicht größer als ein vorgege bener Wert ist, wird TNOAP um den vorgegebenen Wert verringert. Wenn der ak tualisierte TNOAP nicht größer als ein vorgegebener Wert ist, wird eine Verschlech terung der NOx-Falle 15 beurteilt. Der darauffolgende Ablauf ist ähnlich denen der zuvor genannten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich, wenn die NOx-Einfangmenge innerhalb der NOx-Sättigungs einfangmenge TNOAMX liegt, die NOx-Einfangmenge auch auf die in der NOx- Falle 15 fließende NOx-Menge hin ändert. Umgekehrt gesagt wird sich die NOx- Einfangmenge in der NOx-Falle 15 sogar dann nicht erhöhen, wenn später eine be liebige Menge an NOx einfließt, wenn die NOx-Einfangmenge die NOx-Sättigungs einfangmenge TNOAMX erreicht. Das Wesen dieser Erfindung liegt darin, daß eine Änderung des erfaßten Wertes TNOD der NOx-Einfangmenge bei einer Änderung der geschätzten NOx-Einfangmenge TNOA untersucht wird, um zu beurteilen, ob sie die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX erreicht, wodurch keine anderen Abläufe eingeschränkt werden.

Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das den erfindungsgemäßen Ablauf der Luft-/Kraft stoffverhältnissteuerung zeigt. Diese Steuerung wird jeweils zu vorgegebenen Zei ten (z. B. 20 ms) von einer nicht gezeigten Hauptroutine gestartet.

Zunächst wird im Schritt 100 abgefragt, ob ein Bereich ein Magerbetriebsbereich ist. Hierbei wird untersucht, ob die Last und die Drehzahl des Motors 1, die Kühl wassertemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen. Wenn beurteilt wird, daß der Bereich nicht der Magerbetriebsbe reich ist, wird die Prozedur im Schritt 113 fortgesetzt, in dem 1 zu TGFBA gesetzt und auch 1 zu Kr gesetzt werden. Das heißt, daß der stöchiometrische Betrieb aus geführt wird. Danach wird die Prozedur im Schritt 114 fortgeführt, in dem die Rückführsteuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses auf der Grundlage eines Aus gangs des ersten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 14 ausgeführt wird.

Wenn im Schritt 100 beurteilt wird, daß der Bereich ein Magerbetriebsbereich ist, wird die Prozedur im Schritt 101 fortgesetzt, in dem der Gegenstandswert (< 1) aus der in Fig. 4 gezeigten Tabelle mit der Drehzahl und Last des Motors 1 geholt und als äquivalentes Sollverhältnis TGFBA eingestellt wird. Dann wird die Prozedur im Schritt 102 fortgeführt, bei dem, wenn ein später beschriebenes Verschlechterungs beurteilungsanforderungsflag gesetzt ist (= 1), eine Verschlechterungsbeurteilungs unterroutine (später beschrieben) im Schritt 115 ausgeführt wird, wonach der Steu erfluß beendet ist. Wenn das Verschlechterungsbeurteilungsflag nicht gesetzt ist, wird die Prozedur im Schritt 103 fortgeführt. Wenn ein später beschriebenes NOx- Abführanforderungsbeurteilungsflag gesetzt ist (= 1), wird eine NOx-Abführsteuer unterroutine (später beschrieben) im Schritt 116 ausgeführt. Dann wird im Schritt 117 ein Zähler CNOP für die Anzahl der Zeiten der normalen NOx-Abführsteue rung um 1 hochgezählt, wonach dieser Steuerfluß beendet ist. Wenn das NOx-Ab führanforderungsbeurteilungsflag nicht gesetzt ist, wird die Prozedur im Schritt 104 fortgesetzt, in dem ein Rückführkoeffizient ALPHA = 1 und ein Luft-/Kraftstoff verhältniskoeffizient Kr = 1 bei der NOx-Abführsteuerung gesetzt werden. Dann wird die Prozedur im Schritt 105 fortgesetzt, in dem die Kraftstoffeinspritzzeit Ti durch die folgende Gleichung berechnet wird:

Ti = K . (Qa/Ne) . TGFBA . ALPHA . Kr = K . (Qa/Ne) . TGFBA.

Das heißt, daß der Magerbetrieb gemäß dem äquivalenten Sollverhältnis TGFBA auszuführen ist.

Im nächsten Schritt 106 wird, während der Magerbetrieb andauert, die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA aufsummiert und durch die folgende Gleichung erhal ten.

TNOA (neu) = TNOA (alt) + kc . NOAS.

Hierbei wird NOAS aus der Tabelle oder ähnlichem, gemäß der Betriebsbedingung des Motors 1 Voreingestellten berechnet. kc bezeichnet den geschätzten Fehlerkor rekturkoeffizienten.

Im nächsten Schritt 107 wird abgefragt, ob der Zähler CNOP für die Anzahl der Zeiten der normalen NOx-Abführsteuerung nicht kleiner als der Beurteilungswert KNOP ist. Ist dieses der Fall, wird beurteilt, daß eine Beurteilung der Verschlechte rung der NOx-Falle 15 notwendig ist und die Prozedur im Schritt 110 fortgesetzt. Hier wird abgefragt, ob die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA überschreitet (gesättigte NOx-Einfangmenge TNOAMX + α). Im Falle des Überschreitens wird im Schritt 111 ein Verschlechterungsbeurteilungsanforderungsflag gesetzt (= 1) und der Zähler CNOP für die Anzahl der Zeiten der normalen NOx-Abführsteuerung gelöscht. Für den Fall, daß keine Überschreitung vorliegt, ist dieser Steuerfluß be endet.

Wenn im Schritt 107 CNOP kleiner als der Beurteilungswert KNOP ist, wird im Schritt 108 die Startbedingung der normalen NOx-Abführsteuerung untersucht. Hierbei wird abgefragt, ob die geschätzte NOx-Einfangmenge TNOA den NOx- Abführschwellenwert TNOAP überschreitet. Im Falle des Überschreitens wird im Schritt 109 das NOx-Abführanforderungsflag gesetzt (= 1). Für den Fall, daß kein Überschreiten vorliegt, ist dieser Steuerfluß beendet.

Die Beurteilung der Verschlechterung ist durch die vorgenannten Abläufe jeweils zu Zeiten durchzuführen, zu denen die normale NOx-Abführsteuerung KNOP-mal ausgeführt wird.

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das den normalen erfindungsgemäßen NOx-Abführ steuerablauf zeigt. Wenn, wie in Fig. 12 gezeigt, das NOx-Abführsteueranforde rungsflag von dem Steuerfluß gesetzt ist, wird er als Unterroutine gestartet.

Zunächst werden im Schritt 200 der Rückführkoeffizient ALPHA = 1 und das äqui valente Sollverhältnis TGFBA = 1 dargestellt und der Luft-/Kraftstoffverhältnis korrekturkoeffizient Kr bei der NOx-Abführsteuerung gesetzt. Außerdem wird eine Korrektursteuerung der Zündzeitsteuerung oder ähnlichem ausgeführt, um die Wucht aufgrund der Änderung des erzeugten Drehmomentes des Motors 1 durch die Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zu verringern. Wenn die Betriebsart vor dem Beginn der NOx-Abführsteuerung der Schichtbetrieb ist (der äußerst magere Verbrennungsbetrieb bei einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von näherungsweise 40 bis 50 mit einer ausgebildeten Schichtmischung), wird eine weitere Steuerung zum Umstellen des Betriebes auf den homogen Betrieb (der Betrieb zur homogenen Kraftstoffversorgung) ausgeführt. Zu diesem Zweck werden die Steuerung eines Öffnungsgrades des Verwirbelungssteuerventils 6, die Steuerung der AGR-Menge und die Steuerung der Änderung der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung und der Ver ringerung der Einlaßluftmenge ausgeführt.

Danach wird im Schritt 201 die Kraftstoffeinspritzzeit Ti durch die folgende Glei chung berechnet.

Ti = K . (Qa/Ne) . TGFBA . ALPHA . Kr = K . (Qa/Ne) . Kr.

Im darauffolgenden Schritt 202 wird abgefragt, ob der Ausgang Vo des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25 VS2 überschreitet. Liegt kein Überschreiten vor, wird im darauffolgenden Schritt 202 abgefragt, ob Vo VS1 überschreitet. Liegt kein Überschreiten von VS1 vor, wird eine Freisetzung oder Reduktion von NOx nicht begonnen (gespeicherter Sauerstoff wird freigesetzt oder reduziert), und daher ist dieser Steuerfluß beendet. Im Falle des Überschreitens von VS1 wird NOx frei gesetzt oder reduziert und daher im darauffolgenden Schritt 204 ΔT zu T2 addiert (Steuerstartzeitdauer) (kann jeweils um 1 addiert werden). Danach werden im Schritt 205 jeweils ein aufsummierter Wert SQa einer Luftdurchflußrate Qa und ein aufsummierter Zeitzähler CQa aktualisiert.

Wenn im Schritt 202 Vo VS2 überschreitet, wird die Freisetzung oder Reduktion von NOx beendet und daher der Schritt 206 zur Beendigung des Ablaufs ausgeführt. Zu dieser Zeit ist T2 der durch Messen der Zeit zwischen VS1 und VS2 erhaltene Wert. Im Schritt 206 wird das NOx-Abführanforderungsflag gelöscht (= 0) und im darauffolgenden Schritt 207 eine mittlere Luftdurchflußrate Qave während der Frei setzung von NOx durch die folgende Gleichung berechnet.

Qave = SQa/CQa.

Im darauffolgenden Schritt 208 wird der erfaßte Wert TNOD der NOx-Einfangmen ge durch die folgende Gleichung berechnet.

TNOD = k' . Qave . Kr . T2.

Im darauffolgenden Schritt 209 wird der geschätzte Fehlerkorrekturkoeffizient kc durch die folgende Gleichung berechnet.

Kc (neu) = kc (alt) . TNOAP/TNOA.

Im nächsten Schritt 210 werden TNOD, TNOA, T2, SQa und CQa initialisiert, wo nach dieser Steuerfluß beendet ist. Wenn die Betriebsart vor dem Beginn der NOx- Abführsteuerung der Schichtbetrieb ist, wird auch die Steuerung zur Umstellung des Betriebes vom homogenen Betrieb auf den Schichtbetrieb ausgeführt, wonach dieser Steuerfluß beendet ist.

Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, das den erfindungsgemäßen Verschlechterungsbeur teilungsablauf zeigt. Wenn von dem in Fig. 12 gezeigten Steuerfluß ein Verschlech terungsbeurteilungsanforderungsflag gesetzt ist, wird er als Unterroutine gestartet.

Zunächst werden im Schritt 300 der Rückführkoeffizient ALPHA = 1 und das äqui valente Sollgewichtsverhältnis TGFBA = 1 und der Luft-/Kraftstoffverhältniskor rekturkoeffizient Kr bei der NOx-Abführsteuerung gesetzt. Außerdem wird die Kor rektursteuerung der Zündzeitsteuerung ausgeführt, um die Wucht aufgrund der durch eine Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses verursachten Änderung des erzeugten Drehmoments des Motors 1 zu mindern. Man beachte, daß, wenn die Be triebsart vor dem Beginn der NOx-Abführsteuerung ein Schichtbetrieb ist (der äu ßerst magere Verbrennungsbetrieb bei einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von etwa 40 bis 50 mit einer ausgebildeten Schichtmischung), wird ebenfalls eine Steuerung der Umschaltung des Betriebes auf einen homogenen Betrieb (der Betriebsart für ho mogene Kraftstoffversorgung) ausgeführt. Aus diesem Grund wird auch eine Steue rung wie z. B. die Steuerung eines Öffnungsgrads des Verwirbelungssteuerventils 6, die Steuerung der AGR-Menge, die Änderung der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung, der Einlaßluftmenge usw. ausgeführt.

Danach wird im Schritt 301 die Kraftstoffeinspritzzeit Ti anhand der folgenden Gleichung berechnet.

Ti = K . (Qa/Ne) . TGFBA . ALPHA . Kr = K . (Qa/Ne) . Kr.

Im darauffolgenden Schritt 302 wird abgefragt, ob der Ausgang Vo des zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 25 VS2 überschreitet. Liegt kein Überschreiten vor, wird im nächsten Schritt 302 überprüft, ob Vo VS1 überschreitet. Liegt kein Überschreiten von VS1 vor, wird eine Freisetzung oder Reduktion von NOx nicht begonnen (gespeicherter Sauerstoff wird freigesetzt oder reduziert) und daher dieser Steuerfluß beendet. Im Falle eines Überschreitens von VS1 wird NOx freigesetzt oder reduziert und daher im nachfolgenden Schritt 304 ΔT zu T2 addiert (Steuer startzeitdauer) (kann jeweils um 1 addiert werden). Danach werden jeweils im Schritt 305 ein aufsummierter Wert SQa einer Luftdurchflußrate Qa und ein auf summierter Zeitzähler CQa aktualisiert.

Wenn im Schritt 302 Vo VS2 überschreitet, wird die Freisetzung oder Reduktion von NOx beendet und daher die Prozedur im Schritt 306 zur Beendigung des Ab laufs fortgeführt. Zu dieser Zeit ist T2 der Wert, der durch Messen der Zeit zwi schen VS1 und VS2 erhalten wird. Im Schritt 306 wird das NOx-Abführanforde rungsflag gelöscht (= 0) und im darauffolgenden Schritt 307 eine mittlere Luftfluß rate Qave während der Freisetzung von NOx anhand der folgenden Gleichung be rechnet.

Qave = SQa/CQa.

Im darauffolgenden Schritt 308 wird der erfaßte Wert TNOD der NOx-Einfangmen ge anhand der folgenden Gleichung berechnet.

TNOD = k' . Qave . Kr . T2.

Im darauffolgenden Schritt 309 wird die NOx-Sättigungseinfangmenge TNOAMX gemäß TNOD aktualisiert, und der Schwellenwert TNOAP zu Beginn der normalen NOx-Abführsteuerung wird ebenfalls aktualisiert. Genauer gesagt wird die folgende Gleichung verwendet.

TNOAMX = TNOD

TNOAP = kp . TNOD,

wobei Kp eine Konstante ist, deren Wert 0,6 bis 0,8 beträgt.

Im darauffolgenden Schritt 310 werden TNOD, TNOA, T2, SQa und CQa initiali siert.

Im nächsten Schritt 311 wird abgefragt, ob TNOAMX kleiner als der Verschlechte rungsbeurteilungsschwellenwert KNOASL ist. Wenn er klein ist, wird im Schritt 312 ein Verschlechterungsbeurteilungsflag gesetzt (= 1), und wenn er nicht klein ist, wird im Schritt 312 das Verschlechterungsbeurteilungsflag gelöscht (= 0), wonach dieser Steuerfluß beendet ist. Wenn die Betriebsart vor dem Beginn der NOx-Ab führsteuerung ein Schichtbetrieb ist, wird die Steuerung zur Umstellung der Be triebsart vom homogenen Betrieb auf den Schichtbetrieb ausgeführt, wonach dieser Steuerfluß beendet ist.

Wenn das Verschlechterungsbeurteilungsflag gesetzt ist, wird durch eine nicht ge zeigte Steuerung ein für eine Verschlechterung der NOx-Falle 15 repräsentativer Code gespeichert, und die Warnung an einen Fahrer, wie z. B. ein Anschalten einer Alarmlampe ausgeführt.

Während das Vorangehende eine Ausführungsform in Verbindung mit einer Ein richtung zum Diagnostizieren der NOx-Falle zum Einfangen von NOx in den Ab gaskomponenten aufweist, ist anzumerken, daß eine ähnliche Anwendung für die HC-Falle zum Einfangen von HC möglich ist. Außerdem wird die Diagnose von Einfangmaterialien wie die der NOx-Falle und einer MC-Falle unter für die Diagno se geeigneten Bedingungen durchgeführt, um dadurch ihre Genauigkeit zu verbes sern. Mit anderen Worten, wenn die geeigneten Bedingungen für eine Diagnose nicht gegeben sind, kann gesagt werden, daß eine Nichtausführung der Diagnose die Prozedur zur Verhinderung einer fehlerhaften Diagnose ist. Im folgenden wird die Prozedur zur Verhinderung einer fehlerhaften Diagnose beim Diagnostizieren der Leistungsfähigkeit des Einfangmaterials wie der NOx-Falle beschrieben.

Fig. 15 zeigt die Bedingungen zum Ausführen einer Diagnose des Einfangmaterials. Im Schritt 1501 wird die Beurteilung des Motorsystems durchgeführt, um zu beur teilen, ob der Zustand ein Zustand des in das zu diagnostizierende Einfangmaterial eingegebenen Abgases ist, z. B. ein Zustand, in dem das Luft-/Kraftstoffverhältnis, die Abgasmenge, die Abgaskomponente oder ähnliches für eine Diagnose geeignet sind. Das heißt, wenn sich der Zustand des in das Einfangmaterial gegebenen Abga ses ändert, besteht die Möglichkeit, daß ein schlechter Einfluß auf das Diagnoseer gebnis ausgeübt wird, was zu einer fehlerhaften Diagnose führt. Die betrachteten Inhalte des Schrittes 1501 enthalten Abnormitäten des Luftmengenmessers 3, des Drosselklappenöffnungsgradsensors 25, des Zylinderdrucksensors 12, des ersten Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 14, des Kurbelwellenwinkelsensors 17, des Be schleunigungssensors 19 etc., und zusätzlich Abnormitäten des Kraftstoffdrucks, der Zündzeitsteuerung, der zugeführten Kraftstoffmenge (z. B. Fehler im Luft-/Kraft stoffverhältnis jedes Zylinders), des Verbrennungsdrucks, der Abgastemperatur, des AGR-Systems und der Leistungsfähigkeit eines stromauf des Einfangmaterials an gebrachten Katalysators. Wenn außerdem die Motordrehzahl, die Motorlast usw. Zustände sind, die für eine Diagnose geeignet sind, werden sie ebenfalls beurteilt. Dieses kommt daher, daß eine große Wahrscheinlichkeit der Beeinflussung des Er gebnisses der Diagnose des Einfangmaterials auch dann besteht, wenn die Abgas menge einen festen Bereich, zu groß oder zu klein, überschreitet. Fig. 16 zeigt ein Beispiel eines Flußdiagramms zur Beurteilung, ob der Zustand des Motorsystems in einem für die Diagnose der NOx-Falle geeigneten Zustand ist.

Wenn im Schritt 1502 der Fig. 15 beurteilt wird, daß das Motorsystem wie oben beschrieben nicht normal ist, wird die Bestimmung der Leistungsfähigkeit des Ein fangmaterials im Schritt 1507 übersprungen. Außerdem wird im Schritt 1503 beur teilt, ob das Einfangmaterial selbst in einem für die Bestimmung der Leistungsfä higkeit geeigneten Zustand ist. Ein Element ist z. B. die Temperatur des Einfangma terials, aber im tatsächlich angewendeten Beispiel wird die Temperatur des Abgases stromauf oder stromab des Einfangmaterials indirekt oder die Temperatur innerhalb des Einfangmaterials direkt gemessen, um den Zustand des Einfangmaterials zu be urteilen. Genauer gesagt wird Schritt 1507 übersprungen, wenn die direkt oder indi rekt gemessene Temperatur des Einfangmaterials nicht innerhalb des festen Berei ches liegt (300°C bis 400°C in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl dieser in Abhängigkeit von der Qualität des Einfangmaterials unterschiedlich ist). Als an deres Element wird z. B. die andere Leistungsfähigkeit des Einfangmaterials (z. B. die Umwandlungseffizienz von anderen Abgaskomponenten als die eingefangenen) in Betracht gezogen.

Schließlich wird Schritt 1507 übersprungen, wenn im Schritt 1505 erfaßt wird, daß die Diagnoseeinrichtung für das Einfangmaterial für eine Diagnose nicht geeignet ist.

Während eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels ei nes Direkteinspritzbenzinmotors durchgeführt wurde, ist diese nicht darauf be schränkt. Das Beurteilungsverfahren für die NOx-Falle mittels eines Luft-/Kraft stoffverhältnissensors stromab der NOx-Falle, die den wesentlichen Teil der vorlie genden Erfindung aufweist, kann bei einem Kanaleinspritzbenzinmotor oder sogar dem Dieselmotor angewendet werden. Während außerdem bei der vorliegenden Er findung unter Umständen, die für eine Bestimmung der Leistungsfähigkeit des Ein fangmaterials nicht geeignet sind, die Bestimmung der Leistungsfähigkeit des Ein fangmaterials nicht durchgeführt oder angehalten wird, kann das Ergebnis der Be stimmung der Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit von den Umständen korrigiert werden. Während sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich auf eine NOx-Falle bezieht, kann die Prozedur der vorliegenden Anwendung auch zu Zwecken der Ver besserung der Diagnosegenauigkeit für die HC-Falle zum Adsorbieren oder Absor bieren von HC in den Abgaskomponenten angewendet werden.

Da die Freisetzung von gespeichertem Sauerstoff und die Zeitsteuerung der Freiset zung von eingefangenem NOx durch den Ausgang des Luft-/Kraftstoffverhältnis sensors stromab der NO-Falle zum Einfangen von NOx getrennt erfaßt werden, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Motorabgasreinigungsvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, die NOx-Einfangmenge und das Sauerstoffspeichervermögen getrennt voneinander mit guter Genauigkeit zu erfassen. Unter den Umständen, daß die zuvor genannte Erfassungsgenauigkeit nicht gewährleistet werden kann, ist es möglich, eine irrtümliche Erfassung durch Unterlassen oder Anhalten des Erfas sungsbetriebs zu verhindern.

Claims

1. Motorabgasreinigungsvorrichtung mit:
einer Abgaskomponentenfalle (15) mit einer Einfangfunktion, die in einem Aus laßkanal eines Motors (1) vorgesehen ist und eine Abgaskomponente adsorbiert oder absorbiert, und
einer Einrichtung zum Bestimmen der Leistungsfähigkeit der Abgaskomponen tenfalle,
wobei, wenn zumindest ein Betriebszustand des Motorsystems oder der Betriebs zustand der Abgaskomponentenfalle oder die Einrichtung zum Bestimmen der Leistungsfähigkeit der Abgaskomponentenfalle als außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs liegend beurteilt wird, die Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Abgaskomponentenfalle nicht durchgeführt oder angehalten wird.

2. Motorabgasreinigungsvorrichtung mit:
einer NOx-Falle (15), die in einem Auslaßkanal eines Motors vorgesehen ist, um NOx in Abgasen durch Adsorption oder Absorption einzufangen, wenn das Luft- /Kraftstoffverhältnis eines Gasgemisches mager ist, und um NOx freizusetzen oder zu reduzieren, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fett ist, und
eine NOx-Einfangmengenbeurteilungseinrichtung zum Bestimmen der Leistungs fähigkeit der Abgasreinigung einschließlich der NOx-Einfangmenge der NOx- Falle (15),
wobei der Betriebszustand der NOx-Falle (15) direkt oder indirekt gemessen wird, und wenn der gemessene Betriebszustand als außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegend beurteilt wird, die Bestimmung der Reinigungsleistungsfähig keit der NOx-Falle (15) nicht durchgeführt oder angehalten wird.

3. Motorabgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der als Betriebszustand der NOx-Falle (15) die innere Temperatur der NOx-Falle (15) direkt oder indirekt gemessen wird, und wenn die gemessene Temperatur als außerhalb eines vorge gebenen Bereichs liegend beurteilt wird, die Bestimmung der Reinigungslei stungsfähigkeit der NOx-Falle (15) nicht durchgeführt oder angehalten wird.

4. Motorabgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das innere Luft- /Kraftstoffverhältnis der NOx-Falle (15) direkt oder indirekt gemessen wird, und wenn das gemessene Luft-/Kraftstoffverhältnis als außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegend beurteilt wird, die Bestimmung der Reinigungsleistungsfähig keit der NOx-Falle (15) nicht durchgeführt oder angehalten wird.

5. Motorabgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Komponenten verhältnis der inneren Abgase der NOx-Falle (15) direkt oder indirekt gemessen wird, und wenn das gemessene Komponentenverhältnis als außerhalb eines vor gegebenen Bereichs liegend beurteilt wird, die Bestimmung der Reinigungslei stungsfähigkeit der NOx-Falle (15) nicht durchgeführt oder angehalten wird.

6. Motorabgasreinigungsvorrichtung mit:
einer NOx-Falle (15), die in einem Auslaßkanal eines Motors vorgesehen ist, um NOx in Abgasen durch Adsorption oder Absorption einzufangen, wenn das Luft- /Kraftstoffverhältnis eines Gemisches mager ist, und um NOx freizusetzen oder zu reduzieren, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fett ist, und
einer NOx-Einfangmengenbeurteilungseinrichtung zum Bestimmen der Lei stungsfähigkeit der Abgasreinigung einschließlich der NOx-Einfangmenge der NOx-Falle (15),
wobei ein Betriebszustand eines Motorsystems direkt oder indirekt gemessen wird, und wenn der gemessene Betriebszustand als außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegend beurteilt wird, die Bestimmung der Reinigungsleistungsfähig keit der NOx-Falle (15) nicht durchgeführt oder angehalten wird.

7. Motorabgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der als Betriebssystem des Motorsystems, wenn ein Motorparameter, der zumindest die Abgastempera tur des Motors, das Abgasluft-/Kraftstoffverhältnis, die Abgaskomponente und/ oder die Abgasmenge beeinflußt, als außerhalb eines vorgegebenen Bereichs lie gend beurteilt wird, die Bestimmung der Reinigungsleistungsfähigkeit der NOx- Falle (15) nicht durchgeführt oder angehalten wird.

8. Motorabgasreinigungsvorrichtung mit:
einer NOx-Falle (15), die in einem Auslaßkanal eines Motors (1) vorgesehen ist, um NOx in Abgasen durch Adsorption oder Absorption einzufangen, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis eines Gemisches mager ist, und um NOx freizusetzen oder zu reduzieren, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis fett ist, und
einer NOx-Einfangmengenbeurteilungseinrichtung zum Bestimmen der Lei stungsfähigkeit der Abgasreinigung einschließlich der NOx-Einfangmenge der NOx-Falle (15),
wobei der Betriebszustand der NOx-Einfangleistungsfähigkeitsbestimmungsein richtung direkt oder indirekt beurteilt wird und die Bestimmung der Leistungsfä higkeit der Reinigung der NOx-Falle (15) in Abhängigkeit von dem beurteilten Betriebszustand nicht durchgeführt oder angehalten wird.