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DE69221287T2 - Gerät zum reinigen von verbrennungsmotor-abgasen - Google Patents

Gerät zum reinigen von verbrennungsmotor-abgasen

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Publication number
DE69221287T2
DE69221287T2 DE69221287T DE69221287T DE69221287T2 DE 69221287 T2 DE69221287 T2 DE 69221287T2 DE 69221287 T DE69221287 T DE 69221287T DE 69221287 T DE69221287 T DE 69221287T DE 69221287 T2 DE69221287 T2 DE 69221287T2
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DE
Germany
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nox
air
exhaust gas
fuel ratio
nox absorbent
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE69221287T
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English (en)
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DE69221287T3 (de
DE69221287D1 (de
Inventor
Yasushi Araki
Shinya Hirota
Satoshi Iguchi
Kiyoshi Kobashi
Kiyoshi Nakanishi
Shinichi Takeshima
Toshiaki Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of DE69221287D1 publication Critical patent/DE69221287D1/de
Publication of DE69221287T2 publication Critical patent/DE69221287T2/de
Publication of DE69221287T3 publication Critical patent/DE69221287T3/de
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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Dieselmotor, bei dem ein Motorabgaskanal zu einem Paar von Abgaszweigkanälen verzweigt ist, um NOx zu reinigen, bei dem ein Umschaltventil an der Abzweigung dieser Abgaszweigkanäle angeordnet ist, um abwechselnd das Abgas durch einen Umschaltvorgang des Umschaltventils zu einem der Abgaszweigkanäle zu leiten, undbei dem ein Katalysator, der das NOx oxidieren und absorbieren kann, in jedem der Abgaszweigkanäle angeordnet ist, ist allgemein bekannt (siehe Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 62-106826). Bei diesem Dieselmotor wird das NOx in dem in den einen Abgaszweigkanal eingeführten Abgas durch den in diesem Abgaszweigkanal angeordneten Katalysator oxidiert und absorbiert. Während dieser Zeit wird das Einströmen des Abgases in den anderen Abgaszweigkanal unterbrochen und gleichzeitig ein gasförmiges Reduktionsmittel in diesen Abgaszweigkanal eingespeist. Das in dem in diesem Abgaszweigkanal angeordneten Katalysator angesammelte NOx wird durch dieses Reduktionsmittel reduziert. Anschließend wird nach einer kurzen Zeit das Einführen des Abgases in den Abgaszweigkanal, dem bisher das Abgas zugeführt worden ist, durch die Umschaltfunktion des Umschaltventils unterbrochen, und das Einführen des Abgases in den Abgaszweigkanal, für den das Einführen des Abgases schon vorher unterbrochen worden ist, wird wieder begonnen.
  • Wenn das Einführen des Abgases in ein Paar von Abgaszweigkanälen abwechselnd unterbrochen wird, wird jedoch die Temperatur des Katalysators in dem Abgaszweigkanal auf der Seite, auf welcher das Einführen des Abgases unterbrochen war, allmählich in dem Zeitraum, in welchem das Einführen des Abgases unterbrochen ist, erniedrigt und auf eine beträchtliche niedrige Temperatur in der Nähe derjenigen zur Zeit, da das Einführen des Abgases wieder aufgenommen wird, abgesenkt. Falls die Temperatur des Katalysators auf diese Weise niedrig wird, erhebt sich ein Problem insofern, als die katalytische Funktion des Katalysators herabgesetzt und deshalb die Oxidations- sowie Absorptionsfunktion des NOx nicht ausreichend ausgeführt wird. In dem Zeitraum vom Beginn des Einführens des Abgases bis zum Ansteigen der Katalysatortemperatur wird das NOx nicht durch den Katalysator absorbiert und somit zur Atmosphäre ausgestoßen.
  • Auch muß bei diesem Dieselmotor ein Paar von Abgaszweigkanälen vorgesehen werden, und ferner wird ein Umschaltventil notwendig. Deshalb wird die Konstruktion kompliziert. Darüber hinaus ist das Umschaltventil ständig dem Abgas von hoher Temperatur ausgesetzt, und daher entsteht ein Problem hinsichtlich der Lebensdauer des Umschaltventils. Auch ist aus dem Gesichtspunkt der Absorption des NOx heraus der eine Katalysator immer untätig, und insofern tritt ein anderes Problem auf, daß der gesamte Katalysator, der vorgesehen ist, nicht wirkungsvoll für die Absorption des NOx verwendet wird.
  • Aus der JP3135417 ist eine NOx-Beseitigungsvorrichtung bekannt, die ein NOx-Absorptionsmittel enthält und in einem Abgaskanal eines Motors angeordnet ist, um das NOx aufzunehmen. Das Abgas strömt während eines Betriebs des Motors ständig in das NOx- Absorptionsmittel. Eine Erzeugungseinheit für Hochtemperaturgas ist vorgesehen, die ein Hochtemperaturgas einer niedrigen O&sub2;-Konzentration erzeugt. Durch dieses Gas wird das NOx aus dem Absorptionsmittel freigesetzt und durch einen Reduktionskatalysator geführt, in dem das NOx in N&sub2; und O&sub2; zerlegt wird. Bei der Vorrichtung gemäß der JP3135417 sind zusätzlüch zu der Absorptionseinheit eine eigene Hochtemperatur-Erzeugungseinheit und eine eigene Reduktionseinheit notwendig, um das NOx zu reduzieren.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die wirkungsvoll ohne eine komplizierte Konstruktion des Abgassystems NOx absorbieren und das absorbierte NOx nach Notwendigkeit freigeben kann. Dieses Ziel wird durch die Merkmale nach dem Patentanspruch 1. erreicht. Weitere Verbesserungen sind Gegenstand der beigefügten abhängigen Patentansprüche.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 ist eine Gesamtdarstellung einer Brennkraftmaschine; Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Map einer Basis-Kraftstoff- Einspritzzeit zeigt; Fig. 3 ist ein Diagramm, das eine Änderung eines Korrekturkoeffizienten K zeigt; Fig. 4 ist ein Diagramm, das schematisch die Konzentration von unverbranntem HC und CO im Abgas und von aus dem Motor ausgestoßenem Sauerstoff zeigt; Fig. 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Absorptions- und Freigabefunktionsweise des NOx; Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Absorptionsgeschwindigkeit von NOx zeigt; Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zeigt; Fig. 8 ist ein Flußplan, der eine Interruptroutine zeigt; Fig. 9 ist ein Flußplan zur Berechnung einer Kraftstoff-Einspritzzeit TAU; Fig. 10 ist eine Gesamtansicht, die eine andere Ausführungsform der Brennkraftmaschine zeigt; Fig. 11 ist ein Diagramm, das einen Ausgang des Luft/Kraftstoffverhältnisfühlers zeigt; Fig. 12 ist ein Flußplan zur Berechnung eines Rückführung-Korrekturkoeffizienten F; Fig. 13 ist ein Flußplan zur Berechnung der Kraftstoff/Einspritzzeit TAU; Fig. 14 ist eine Gesamtansicht, die eine weitere Ausführungsform der Brennkraftmaschine zeigt; Fig. 15 ist eine Gesamtansicht, die eine noch andere Ausführungsform der Brennkraftmaschine zeigt; Fig. 16 ist eine Gesamtansicht, die eine noch weitere Ausführungsform der Brennkraftmaschine zeigt; Fig. 17 ist ein Flußplan, der eine Interruptroutine zeigt; Fig. 18 ist ein Flußplan, der ein Hauptprogramm zeigt; Fig. 19 ist ein Gesamtansicht, die nochmals eine noch weitere ausführungsform der Brennkraftmaschine zeigt; und Fig. 20 ist ein Flußplan zur Durchführung der NOx-Freigabeverarbeitung.
    • Die beste Art zur Ausführung der Erfindung
  • Die Figur 1 zeigt einen Fall, wobei die vorliegende Erfindung bei einem Ottomotor zur Anwendung kommt.
  • In der Fig. 1 bezeichnen jeweils: 1 einen Motorblock; 2 einen Kolben; 3 einen Brennraum; 4 eine Zündkerze; und 8 einen Abgaskanal. Der Ansaugkanal 6 ist über ein zugeordnetes Abzweigrohr 9 mit einem Ausgleichbehälter 10 verbunden, und an jedem Abzweigrohr 9 ist ein Kraftstoff-Einspritzventil 11 angebracht, das den Kraftstoff in das Innere des Ansaugkanals 6 einspritzt. Der Ausgleichbehälter 10 ist über einen Ansaugkanal 12 und einen Luftdurchflußmengenmesser 13 an ein Luftfilter 14 angeschlossen, und im Ansaugkanal 12 ist eine Drosselklappe 15 angeordnet. Andererseits ist der Abgaskanal 8 über einen Abgassammler 16 und ein Abgasrohr 17 mit einem Gehäuse 19 verbunden, das darin das NOx-Absorbens 18 enthält.
  • Ein elektronisches Steuergerät 30 umfaßt einen Digitalrechner und ist mit einem ROM (Festwertspeicher) 32, einem RAM (Direktzugriffspeicher) 33, einer CPU (einem Mikroprozessor) 34, einem Eingabekanal 35 und einem Ausgabekanal 36 ausgestattet, die durch einen Zweirichtungsbus 31 untereinander verbunden sind. Der Luftdurchflußmengenmesser 13 erzeugt eirie der Menge der Ansaugluft proportionale Ausgangsspannung, und diese Ausgangsspannung wird über einen A/D-Wandler 37 in den Eingabekanal 35 eingeführt. Ein Temperaturfühler 20, der eine der Abgastemperatur proportionale Ausgangsspannung erzeugt, ist stromauf des Gehäuses 19 im Abgasrohr 17 angebracht, und die Ausgangsspannung dieses Temperaturfühlers 20 wird über den A/D-Wandler 38 in den Eingabekanal 35 eingegeben. Auch ist ein Motordrehzahlfühler 21, der einen die Motordrehzahl darstellenden Ausgangsimpuis erzeugt, an den Eingabekanal 35 angeschlossen. Andererseits ist der Ausgabekanal 36 über die zugeordneten Treiberkreise 39 und 40 an die Zündkerze 4 bzw. das Kraftstoff-Einspritzventil 11 angeschlossen.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Brennkraftmaschine wird die Kraftstoff-Einspritzzeit TAU beispielsweise auf der Grundlage der folgenden Gleichung berechnet:
  • TAU = TP K,
  • worin TP eine Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit und K ein Korrekturfaktor sind. Die Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit TP gibt die Kraftstofff-Einspritzzeit an, die notwendig ist, um das Luft/Kraftstoffverhältnis eines in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis zu bringen. Diese Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit TP wird vorher durch Versuche ermittelt und im voraus im ROM 32 in der Form einer in Fig. 2 gezeigten Map als die Funktion einer Motorlast Q/N (Ansaugluftmenge Q/Motordrehzahl N) und der Motordrehzahl N gespeichert. Der Korrekturfaktor K ist ein Faktor zur Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs, und wenn K = 1,0 ist, wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis. Gegensätzlich hierzu wird, wenn K kleiner als 1,0 wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs größer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, d.h., es wird mager, und wenn K größer als 1,0 wird, wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs kleiner als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, d.h., es wird fett.
  • Dieser Korrekturfaktor K wird in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors kontrolliert. Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform für die Kontrolle dieses Korrekturfaktors K. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel wird während eines Warmlaufbetriebs der Korrekturfaktor K allmählich abgesenkt, da die Motor-Kühlwassertemperatur höher wird. Wenn das Warmlaufen abgeschlossen ist, wird der Korrekturfaktor K auf einem konstanten Wert kleiner als 1,0 gehalten, d.h., das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/kraftstoffgemischs wird als mager eingehalten. Wenn anschließend ein Beschleunigungsvorgang ausgeführt wird, wird der Korrekturfaktor K beispielsweise auf 1,0 gebracht, d.h., das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführ ten Luft/Kraftstoffgemischs wird auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis gebracht. Wenn ein Vollastbetrieb ausgeführt wird, wird der Korrekturfaktor K größer als 1, gemacht, d.h., das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs wird fett gemacht. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, wird bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel mit Ausnahme für die Zeit des Warmlaufbetriebs, für die Zeit des Beschleunigungsvorgangs und für die Zeit des Vollastbetriebs das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs auf einem konstanten mageren Luft/Kraftstoffverhältnis gehalten, und demzufolge wird im überwiegenden Teil des Motorbetriebsbereichs das magere Luft/Krafstoffgemisch verbrannt.
  • Die Fig. 4 zeigt schematisch die Konzentration der repräsentativen Komponenten in dem vom Brennraum 3 ausgestoßenen Abgas. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, wird die Konzentration des unverbrannten HC und CO im vom Brennraum 3 ausgestoßenen Abgas erhöht, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Brennraum 3 eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs fetter wird, und die Konzentration des Sauerstoffs O&sub2; in dem vom Brennraum 3 ausgestoßenen Abgas wird erhöht, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Brennraum 3 eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs magerer wird.
  • Das im Gehäuse 19 aufgenommene NOx-Absorbens 18 verwendet beispielsweise Aluminiumoxid als einen Träger. An diesem Träger wird mindestens eine Substanz angelagert, die aus Alkalimetallen, z.B. Kalium K, Natrium Na, Lithium Li und Caesium Cs; aus Erdalkalimetallen, z.B. Barium Ba und Kalzium Ca; aus Seltenerdmetallen, z.B. Lanthan La und Yttrium Y; und aus Edelmetallen, z.B. Platin Pt, ausgewählt ist. Wenn auf das in den Ansaugkanal des Motors und den Abgaskanal stromauf vom NOx- absorbens 18 eingeführte Verhältnis zwischen der Luft und dem Kraftstoff (Kohlenwasserstoffe) als das Luft/Kraftstoffverhältnis des Zustroms an Abgas zum NOx-Absorbens 18 Bezug genommen wird, so führt dieses NOx-Absorbens 18 den Absorption- und den Freigabevorgang des NOx durch, indem das NOx absorbiert wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms mager ist, während das absorbierte NOx freigegeben wird, wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgaszustrom abfällt. Es ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn der Kraftstoff (Kohlenwasserstoffe) oder die Luft nicht in den Abgaskanal stromauf des NOx-Absorbens 18 eingeführt werden, das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms mit dem Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Brennraum 3 eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs übereinstimmt, und folglich absorbiert gemäß diesem Fall das NOx- Absorbens 18 das NOx, sobald das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Brennraum 3 eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs mager ist, und es setzt das absorbierte NOx frei, sobald die Sauerstoffkonzentration im in den Brennraum 3 eingeführten Luft/Kraftstoffgemisch abgesenkt wird.
  • Wenn das vorerwähnte NOx-Absorbens 18 im Abgaskanal des Motors angeordnet ist, so führt dieses NOx-Absorbens 18 tatsächlich den Absorption- und Freigabevorgang des NOx durch, jedoch gibt es Bereiche des exakten Mechanismus dieses Absorption- und Freigabevorgangs, die nicht klar sind. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß dieser Absorption- und Freigabevorgang durch den Mechanismus ausgeführt wird, wie er in Fig. 5 gezeigt ist. Dieser Mechanismus wird erläutert, indem von einem beispielhaften Fall Gebrauch gemacht wird, wobei Platin Pt und Barium Ba am Träger aufgebracht sind, jedoch wird ein gleichartiger Mechanismus erhalten, auch wenn ein anderes Edelmetall, Alkalimetall, Erdalkalimetall oder Seltenerdmetall verwendet wird.
  • Sobald der Abgaszustrom erheblich mager wird, wird nämlich die Konzentration des Sauerstoffs im Abgaszustrom stark erhöht. Wie in Fig. 5(A) gezeigt ist, wird der Sauerstoff O&sub2; an der oberfläche des Platins. Pt in der Form von O&sub2;&supmin; abgesetzt. Andererseits reagiert das NOx im Abgaszustrom mit dem O&sub2;&supmin; an der Oberfläche des Platins Pt und wird zu NO&sub2; (2NO + O&sub2; T 2NO&sub2;). Anschließend wird ein Teil des erzeugten NO&sub2; am Platin oxidiert und im Absorbens absorbiert. Obwohl es sich mit dem Bariumoxid BaO verbindet, wird es in das Absorbens in Form von Salpetersäureionen NO&sub3;&supmin;, wie in Fig. 5(A) gezeigt ist, diffundiert. Auf diese Weise wird NOx im NOx-Absorbens 18 aufgenommen.
  • Solange die Sauerstoffkonzentration im Abgaszustrom hoch ist, wird das NOx an der Oberfläche des Platins Pt erzeugt, und so lange das NOx-Absorptionsvermögen des Absorbens nicht gesättigt ist, wird das NOx im Absorbens aufgenommen und werden Salpetersäureionen NO&sub3;&supmin; erzeugt. Gegensätzlich hierzu schreitet die Reaktion, wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgaszustrom vermindert und die Erzeugung von NO&sub2; abgesenkt wird, in einer umgekehrten Richtung (NO&sub2;&supmin; T NO&sub2;) fort, und somit werden Salpetersäureionen NO&sub3;&supmin; im Absorbens aus diesem Absorbens in Form von NO&sub2; freigesetzt. Wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgaszustroms erniedrigt wird, wird nämlich das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigegeben. Falls das Ausmaß der Magerkeit des Abgaszustroms gering wird, wird die Sauerstoffkonzentration im Abgaszustrom erniedrigt, und demzufolge wird, falls das Ausmaß der Magerkeit des Abgaszustroms geringer wird, das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigegeben, selbst wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms mager ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
  • Andererseits wird zu dieser Zeit, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Brennraum 3 eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs fett gemacht und das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms fett wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine große Menge an unverbranntem HC und CO vom Motor ausgestoßen, und dieser unverbrannte HC sowie CO reagieren mit dem Sauerstoff O&sub2;&supmin; am Platin Pt und werden oxidiert. Auch wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms fett wird, die Sauerstoffkonzentration im Abgaszustrom extrem erniedrigt, und deshalb wird das NO&sub2; vom Absorbens freigegeben. Dieses NO&sub2; reagiert mit unverbranntem HC und CO, wie in Fig. 5(B) gezeigt ist, und wird reduziert. Wenn das NO&sub2; nicht länger an der Oberfläche des Platins Pt vorhanden ist, wird auf diese Weise das NO&sub2; sukzessive vom Absorbens freigegeben. Demzufolge wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms fett gemacht wird, das NOx in einer kurzen Zeit vom NOx-Absorbens 18 freigegeben.
  • Falls das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms fett gemacht wird, reagieren nämlich zunächst der unverbrannte HC und CO augenblicklich mit dem O&sub2;&supmin; am Platin Pt und werden oxidiert, und anschließend werden, wenn unverbrannter MC und CO noch vorhanden bleiben, selbst wenn der O&sub2;&supmin; am Platin Pt ver braucht ist, das vom Absorbens freigegebene NOx und das aus dem Motor ausgestoßene NOx durch diesen unverbrannten HC und CO reduziert. Folglich wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms fett gemacht wird, das im NOx-Absorbens 18 aufgenommene NOx in einer kurzen Zeit freigesetzt und zusätzlich wird dieses freigesetzte NOx reduziert, und deshalb kann der Ausstoß des NOx in die Atmosphäre verhindert werden. Ebenfalls kann, weil das NOx-Absorbens 18 die Funktion eines Reduktionskatalysators hat, auch wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis gemacht wird, das vom NOx-Absorbens 18 freigegebene NOx reduziert werden. Falls das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis gemacht wird, wird jedoch das NOx nur allmählich vom NOx-Absorbens 18 freigegeben, und deshalb ist eine etwas längere Zeit erforderlich, um das gesamte im NOx-Absorbens 18 aufgenommene NOx freizugeben.
  • Falls das Ausmaß der Magerkeit des Abgaszustroms erniedrigt wird, wie zuvor erwähnt wurde, wird, selbst wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms mager ist, das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigegeben. Um das NOx vom NOx-Absorbens 18 freizugeben, ist es deshalb ausreichend, wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgaszustrom erniedrigt wird. Es ist zu bemerken, daß, auch wenn das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigesetzt wird, das NOx, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms mager ist, nicht im NOx-Absorbens 18 reduziert wird, und folglich ist es in diesem Fall notwendig, einen Katalysator, der das NOx stromab des NOx-Absorbens 18 reduzieren kann, vorzusehen oder ein Reduktionsmittel stromab des NOx-Absorbens 18 zuzuführen. Selbstverständlich ist es auch möglich, das NOx auf diese Weise stromab vom NOx Absorbens 18 zu reduzieren, jedoch ist es mehr vorzuziehen, daß das NOx im NOx- Absorbens 18 reduziert wird. Demzufolge wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung, wenn das NOx vom NOx- Absorbens 18 freigegeben werden soll, das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett eingestellt, wodurch das vom NOx- Absorbens 18 freigesetzte NOx im NOx-Absorbens 18 reduziert wird.
  • Die Fig. 6 zeigt die Absorptionsgeschwindigkeit R des im NOx- Absorbens 18 aufgenommenen NOx, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms mager ist. Es ist zu bemerken, daß die Abszisse T die Temperatur des NOx-Absorbens 18 zeigt. In Wirklichkeit wird die Temperatur T des NOx.-Absorbens 18 nahezu gleich der Temperatur des in das NOx-Absorbens 18 fließenden Abgases. Wie aus der Fig. 6 zu erkennen ist, wird, wenn die Temperatur des NOx-Absorbens 18 niedriger als etwa 200 ºC wird, wie durch T&sub1; angegeben ist, die Oxidierungsfunktion des NOx (2NO + N&sub2; T 2NO&sub2;) abgeschwächt und deshalb die NOx-Ab sorptionsgeschwindigkeit R abgesenkt. Darüber hinaus wird zu dieser Zeit auch der Freigabevorgang des NOx (NO&sub3;&supmin; T NO&sub2;) abgeschwächt, und deshalb wird es, selbst wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett gemacht wird, unmöglich, das NOx vom NOx-Absorbens 18 gut freizugeben. Andererseits wird, wenn die Temperatur T des NOx-Absorbens 18 höher als etwa 500 ºC wird, wie durch T&sub2; angegeben ist, das im NOx-Absorbens 18 aufgenommende NOx zersetzt und von Natur aus vom NOxabsorbens 18 freigegeben, weshalb die NOx-Absorptionsgeschwindigkeit herabgesetzt wird. Folglich wird das NOx gut im NOx- Absorbens 18 aufgenommen, wenn die Temperatur T des NOx-Absorbens 18 innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs (T&sub1; < T < T&sub2;) liegt.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung das Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs, das in den Brennraum 3 eingeführt wird, zur Zeit des Warmlaufbetriebs und zur Zeit des Vollastbetriebs fett gemacht, während das Luft/Kraftstoffverhältnis auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis zur Zeit des Beschleunigungsvorgangs eingestellt wird, jedoch wird das magere Luft/Kraftstoffgemisch im Brennraum 3 im überwiegenden Teil des Betriebsbereichs mit Ausnahme dieser Betriebszustände verbrannt. In diesem Fall liegt das Luft/Kraftstoffverhältnis des im Brennraum 3 verbrannten Luft/Kraftstoffgemischs bei etwas mehr als 18,0. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird ein mageres Luft/Kraftstoffgemisch mit einem Luft/Kraftstoffverhältnis von etwa 20 bis 24 verbrannt. Falls das Luft/Kraftstoffverhältnis mehr als 18,0 wird, so kann, selbst wenn der Dreiwegekatalysator ein Reduktionsvermögen bei einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis hat, dieser nicht ausreichchend das NOx reduzieren, und folglich kann der Dreiwegekatalysator nicht dazu verwendet werden, das NOx bei einem derartigen mageren Luft/Kraftstoffverhältnis zu reduzieren. Es gibt zwar einen Katalysator, der das NOx reduzieren kann, selbst wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis mehr als 18,0 beträgt, und das ist ein Cu-Zeolith-Katalysator, jedoch fehlt diesem Cu Zeolith-Katalysator eine Wärmebeständigkeit, weshalb die Verwendung dieses Cu-Zeolith-Katalysators in der Praxis nicht zu bevorzugen ist. Folglich gibt es letztlich keine Methode zur Reinigung des NOx, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis mehr als 18,0 beträgt, außer der Methode der Verwendung des NOx- Absorbens 18, das bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung wird, wie oben erwähnt wurde, das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Brennraum 3 eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs zur Zeit des Vollastbetriebs fett gemacht, während dasjenige des Luft/Kraftstoffgemischs auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis zur Zeit des Beschleunigungsvorgangs eingestellt wird, und deshalb wird NOx vom NOx-Absorbens 18 zur Zeit des Vollastbetriebs und zur Zeit des Beschleunigungsvorgangs freigesetzt. Wenn die Häufigkeit eines solchen Vollastbetriebs oder Beschleunigungsvorgangs gering ist, so wird jedoch, selbst wenn das NOx vom NOx-Absorbens 18 lediglich zur Zeit des Volllastbetriebs und des Beschleunigungsvorgangs freigegeben wird, das Absorptionsvermögen des NOx durch das NOx-Absorbens 18 während des Zeitraums gesättigt, in dem das magere Luft/Kraftstoffgemisch verbrannt wird, und somit wird das NOx nicht länger vom NOx-Absorbens 18 absorbiert. Folglich wird bei dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, wenn das magere Luft/Kraftstoffgemisch kontinuierlich verbrannt wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms periodisch fett gemacht, wie in Fig. 7(A) gezeigt ist, oder wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms periodisch auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis eingestellt, wie in Fig. 7(B) gezeigt ist. Es ist zu bemerken, daß in diesem Fall, wie in Fig. 7(C) gezeigt ist, auch keine Möglichkeit gegeben ist, periodisch das Ausmaß der Magerkeit zu erniedrigen, jedoch wird in diesem Fall das NOx nicht im NOx-Absorbens 18 reduziert, weshalb, wie zuvor erwähnt wurde, das NOx stromab des NOx-Absorbens 18 reduziert werden muß.
  • Betrachtet man den Fall, wobei das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms periodisch fett gemacht wird, so ist, wie in Fig. 7(A) gezeigt ist, eine Zeit t&sub2;, während welcher der Abgaszustrom fett gemacht wird, viel kürzer als die Zeit t&sub1;, während welcher die Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs ausgeführt wird. Konkret heißt das, obwohl die Zeit t&sub2;, während welcher das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms fett gemacht wird, geringer als etwa 10 Sekunden ist, so wird die Zeit t&sub1;, während welcher die Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs durchgeführt wird, zu einer Zeit von über 10 Minuten bis zu einer Stunde oder mehr, d.h. mit anderen Worten, t&sub1; wird 50-mal oder mehr länger als t&sub2;. Das gilt auch bei den in den Fig. 7(B) und 7(C) gezeigten Fällen.
  • Der Freigabevorgang des NOx vom NOx-Absorbens 18 wird ausgeführt, wenn eine konstante Menge an NOx im NOx-Absorbens 18 aufgenommen ist, beispielsweise wenn NOx mit 50 % des Absorptionsvermögens des NOx-Absorbens 18 absorbiert ist. Die Menge des im NOx-Absorbens 18 aufgenommenen NOx ist zur Menge des vom Motor ausgestoßenen Abgases und zur NOx-Konzentration im Abgas proportional. In diesem Fall ist die Menge des Abgases zur Ansaugluftmenge proportional, und die NOx-Konzentration im Abgas ist zur Motorlast proportional, weshalb die Menge an im NOx-Absorbens 18 aufgenommenem NOx genau zur Ansaugluft menge und zur Motorlast proportional ist. Demzufolge kann die Menge des im NOx-Absorbens 18 aufgenommenen NOx aus dem kumulativen Wert des Produkts aus der Ansaugluftmenge multipliziert mit der Motorlast veranschlagt werden, jedoch wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung das vereinfacht und die Menge des im NOx-Absorbens 18 aufgenommenen NOx aus dem kumulativen Wert der Motordrehzahl veranschlagt.
  • Nachfolgend wird eine Erläuterung von einer Ausführungsform einer Absorption- und Freigabesteuerung des NOx-Absorbens 18 gemäß dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und die Fig. 9 gegeben.
  • Die Fig. 8 zeigt eine Interruptroutine, die zu vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt wird.
  • Gemäß der Fig. 8 wird zuerst im Schritt 100 beurteilt, ob der Korrekturfaktor K bezüglich der Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit TP kleiner als 1,0 ist oder nicht, d.h., ob das magere Luft/Kraftstoffgemisch verbrannt worden ist oder nicht. Falls K < 1,0 ist, d.h., wenn das magere Luft/Kraftstoffgemisch verbrannt worden ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 101 über, in welchem das Additionsergebnis der &Sigma;NE zur Ist- Motordrehzahl NE als &Sigma;NE definiert wird. Folglich gibt dieses &Sigma;NE den kumulativen Wert der Motordrehzahl NE an. Anschließend wird im Schritt 102 entschieden, ob die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE größer als der konstante Wert SNE ist oder nicht. Dieser konstante Wert SNE gibt eine kumulative Motor drehzahl an, aus der veranschlagt wird, daß NOx in einer Menge Von beispielsweise 50 % des Absorptionsvermögens an NOx durch das NOx-Absorbens 18 absorbiert ist. Wenn &Sigma;NE &le; SNE ist, wird der Verarbeitungszyklus abgeschlossen, und wenn &Sigma;NE > SNE ist, d.h., wenn veranschlagt wird, daß NOx in einer Menge von 50 % des NOx-Absorptionsvermögens des NOx-Absorbens 18 darin absorbiert ist, so geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 103 über. Im Schritt 103 wird entschieden, ob die Abgastemperatur T niedriger als ein konstanter Wert T&sub1;, z.B. 200 ºC, ist oder nicht. Falls T < T&sub1; ist, wird die Verarbeitungsroutine abgeschlossen, und wenn T > T&sub1; ist, so geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 104 über, in dem das NOx-Freigabeflag gesetzt wird. Wenn das NOx-Freigabeflag gesetzt wird, so wird, wie später erwähnt werden wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs fett gemacht.
  • Anschließend wird im Schritt 105 der Zählwert C genau um "1" inkrementiert. Hierauf wird im Schritt 106 entschieden, ob der Zählwert C größer als ein konstanter Wert C&sub0; wird oder nicht, d.h., ob beispielsweise fünf Sekunden verstrichen sind oder nicht. Falls C &le; C&sub0; ist, wird die Verarbeitungsroutine beendet, und falls C größer als C&sub0; wird, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 107 weiter, in dem das NOx-Freigabeflag zurückgesetzt wird. Wenn das NOx-Freigabeflag zurückgesetzt wird, so wird, wie später erläutert werden wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs von fett zu mager umgeschaltet, und somit wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs für 5 Sekunden fett gemacht. Anschließend werden im Schritt 108 die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE und der Zählwert C auf Null gesetzt.
  • Wenn andererseits im Schritt 100 entschieden wird, daß K &ge; 1,0 ist, d.h., wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs auf dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett ist,geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 109, in welchem beurteilt wird, ob der Zustand von K &ge; 1,0 für eine konstante Zeit, z. B. 10 Sekunden, andauert oder nicht. Falls der Zustand von K &ge; 1,0 nicht für die vorbestimmte Zeit andauert, wird der Prozeßablauf abgeschlossen, und wenn der Zustand von K &ge; 1, für die vorbestimmte Zeit andauert, so geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 100, in welchem die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE auf Null gesetzt wird.
  • Wenn die Zeit, während welcher das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett eingestellt ist, für etwa 10 Sekunden andauert, so kann nämlich davon ausgegangen werden, daß der größte Teil des im NOx-Absorbens 18 aufgenommenen NOx freigegeben wurde, und demzufolge wird in diesem Fall die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE im Schritt 110 auf Null gesetzt. Auch ist im Schritt 103, wenn T < T&sub1; ist, selbst wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs fett gemacht wird, die Temperatur des NOx-Absorbens 18 niedrig, und deshalb wird das NOx nicht vom NOx-Absorbens 18 freigegeben. Falls T < T&sub1; ist, wird folglich die Verarbeitung verzögert, bis T gleich oder größer als T&sub1; wird, und wenn T gleich oder größer als T&sub1; wird, so wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs fett gemacht.
  • Die Fig. 9 zeigt eine Berechnungsroutine der Kraftstoff-Einspritzzeit TAU, und diese Routine wird wiederholt abgearbeitet.
  • Gemäß der Fig. 9 wird zuerst im Schritt 200 aus einer in Fig.2 angegebenen Map eine Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit TP berechnet. Anschließend wird im Schritt 201 entschieden, ob der Betriebszustand ein solcher ist, wobei eine Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs ausgeführt werden soll, oder nicht. Wenn es kein Betriebszustand ist, wobei die Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs durchgeführt werden soll, d.h., kein Zustand zur Zeit eines Warmlaufbetriebs, eines Beschleunigungsvorgangs oder eines Vollastbetriebs ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 202, in welchem der Korrekturfaktor K berechnet wird. Zur Zeit eines Motor-Warmlaufbetriebs ist dieser Korrekturfaktor K eine Funktion der Motor- Kühlwassertemperatur und wird kleiner, wenn die Motor-Kühlwassertemperatur innerhalb eines Bereichs, der durch K &ge; 1,0 angegeben ist, höher wird. Auch wird zur Zeit des Beschleunigungsvorgangs der Korrekturfaktor K auf 1,0 gebracht, und zur Zeit des Vollastbetriebs wird der Korrekturfaktor K auf einen Wert größer als 1,0 eingestellt. Anschließend wird im Schritt 203 der Korrekturfaktor K zu Kt gemacht, und hierauf wird im Schritt 204 die Kraftstoff-Einspritzzeit TAU (= TP Kt) berechnet. Zu dieser Zeit wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett eingestellt.
  • Wenn andererseits im Schritt 201 entschieden wird, daß der Betriebszustand ein solcher ist, wobei eine Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs ausgeführt werden soll, so geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 205 über, in welchem beurteilt wird, ob das NOx-Frei gabeflag gesetzt worden ist oder nicht. Falls das NOx-Freigabeflag nicht gesetzt worden ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 206 weiter, in dem der Korrekturfaktor K beispielsweise zu 0,6 gemacht wird, und anschließend wird im Schritt 207 der Korrekturfaktor K zu-Kt geändert, worauf dann die Verarbeitungsroutine zum Schritt 204 weitergeht. Demzufolge wird zu dieser Zeit ein mageres Luft/Kraftstoffgemisch in den Motorzylinder eingeführt.
  • Wenn dagegen im Schritt 205 entschieden wird, daß das NOx-Freigabeflag gesetzt wurde, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 208 weiter, in dem der präliminär vorbestimmte Wert KK zu Kt geändert wird, und anschließend geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 204 über. Dieser Werf KK ist ein Wert von etwa 1,1 bis 1,2, mit dem das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs zu etwa 12,0 bis 13,5 wird. Folglich wird zu dieser Zeit das fette Luft/Kraftstoffgemisch in den Motorzylinder eingeführt, wodurch das im NOx-Absorbens 18 aufgenommene NOx freigegeben wird. Es ist zu bemerken, daß bei dem Freigeben des NOx, wobei das Luft/Kraftstoffverhältnis auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis einzustellen ist, der Wert von KK auf 1,0 gebracht wird.
  • Die Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform werden dieselben Bauelemente wie jene, die in Fig. 1 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
  • Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform ein Luft/Kraftstoffverhältnisfühler 22, der das Luft/Kraftstoffverhältnis über einen weiten Bereich ermitteln kann, im Abgassammler 16 angeordnet. Dieser Luft/Kraftstoffverhältnisfühler 22 erzeugt in Übereinstimmung mit dem Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F), eine Ausgangsspannung V, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Folglich kann das Luft/Kraftstoffverhältnis aus dieser Ausgangsspannung V gelernt werden. Die Ausgangsspannung V wird mittels des A/D-Wandlers 41 in den Eingabekanal 35 eingeführt, wie in Fig. 10 gezeigt ist.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird der Wert des Korrekturfaktors K rückführungslos geregelt, und demzufolge besteht eine Gefahr, daß das magere Luft/Kraftstoffverhältnis bei der Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs und das fette Luft/Kraftstoffverhältnis bei der Freigabe des NOx von den regulären Luft/Kraftstoffverhältnissen aufgrund eines Alterns abweichen werden. Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform wird das Luft/Kraftstoffverhältnis der Rückführungsregelung unter Verwendung des Luft/Kraftstoffverhältnisfühlers 22 unterworfen, wodurch dieses magere Luft/Kraftstoffverhältnis sowie dieses fette Luft/Kraftstoffverhältnis immer in Übereinstimmung mit den regulären Luft/Kraftstoffverhältnissen gebracht werden.
  • Wie in Fig. 10 gezeigt ist, wird nämlich, wenn der Luft/Kraftstoffverhältnisfühler 22 zur Anwendung kommt, die Kraftstoff- Einspritzzeit TAU auf der Grundlage der folgenden Gleichung berechnet:
  • TAU = TP K F G
  • Die Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit TP und der Korrekturfaktor K sind hier dieselben wie jene, die bei den in den Fig. 1 bis Fig. 9 gezeigten Ausführungsformen verwendet werden, und ein Rückführung-Korrekturkoeffizient F sowie ein Lernkoeffizient G werden diesen neu hinzugefiigt. Dieser Rückführung-Korrekturkoeffizient F schwankt, so daß das Luft/Kraftstoffverhältnis mit dem Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Ausgangsspannung V des Luft/Kraftstoffverhältnisfühlers 22 übereinstimmt, und der Lernkoeffizient G wird verändert, so daß eine Schwankung um 1,0 herum auftritt. Es ist zu bemerken, daß auch bei dieser Ausführungsform die in Fig. 8 gezeigte Routine zur Anwendung kommt, um das NOx-Freigabeflag zu kontrollieren.
  • Die Fig. 12 zeigt eine Routine zur Berechnung des Rückführung- Korrekturkoeffizienten F, wobei diese Routine durch einen Interrupt zu vorbestimmten Zeitintervallen abgearbeitet wird.
  • Gemäß der Fig. 12 wird zuerst im Schritt 300 entschieden, ob das NOx-Freigabeflag gesetzt ist oder nicht. Wenn dieses NOx- freigabeflag nicht gesetzt ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 301 über, in welchem ein Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F)o entsprechend dem Korrekturfaktor K berechnet wird. Anschließend wird im Schritt 302 das Ist-Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) aus der Ausgangsspannung V des Luft/Kraftstoffverhältnisfühlers 22 berechnet. Hierauf wird im Schritt 303 das Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F)o mit dem ist Luft/kraftstoffverhältnis (A/F) verglichen. Wenn (A/F)o > (A/F) ist, so geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 304 über, in welchem der konstante Wert &alpha; vom Rückführung-Korrekturkoeffizienten F subtrahiert wird. Als Ergebnis wird die Kraftstoff-Einspritzzeit TAU vermindert, und deshalb wird das Luft/Kraftstoffverhältnis größer. Wenn im Gegensatz hierzu (A/F)o &le; (A/F) ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 305 über, in welchem der konstante Wert &alpha; zum Rückführung- Korrektur-Koeffizienten F addiert wird. Als Ergebnis wird die Kraftstoff-Einspritzzeit TAU verlängert, und deshalb wird das Luft/Kraftstoffverhältnis kleiner. Auf diese Weise wird das Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) auf dem Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F)o gehalten.
  • Anschließend wird im Schritt 306 der mittlere Wert in der vorbestimmten Zeitspanne des Rückführung-Korrekturkoeffizienten F als der Lernkoeffizient G definiert. Wenn dägegen im Schritt 300 entschieden wird, daß das NOx-Freigabeflag gesetzt ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 307 weiter, in welchem der Rückführung-Korrekturkoeffizient F mit 1,0 festgesetzt wird.
  • Die Fig. 13 zeigt eine Berechnungsroutine für die Kraftstoff- Einspritzzeit TAU, welche Routine wiederholt abgearbeitet wird. Diese Routine ist mit Ausnahme des Schritts 404 dieselbe, wie die in Fig. 9 gezeigte Routine.
  • Gemäß der Fig. 13 wird nämlich zuerst im Schritt 400 die Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit TP aus der in Fig. 2 gezeigten Map berechnet. Hierauf wird im Schritt 401 beurteilt, ob der betriebszustand ein solcher, wobei eine Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs ausgeführt werden soll, ist oder nicht. Wenn der Betriebszustand kein solcher ist, wobei die Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs ausgeführt werden soll, d.h., kein Zustand zur Zeit eines Warmlaufbetriebs, eines Beschleunigungsvorgangs oder eines Vollastbetriebs ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 402 über, in dem der Korrekturfaktor K berechnet wird. Anschließend wird im Schritt 403 der Korrekturfaktor K auf Kt gebracht, und hierauf wird im Schritt 404 die Kraftstoff-Einspritzzeit TAU (= TP Kt F G) berechnet. Zu dieser Zeit wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs so eingestellt, daß es das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder das fette Luft/Kraftstoffverhältnis ist.
  • Wenn andererseits im Schritt 401 entschieden wird, daß der Betriebszustand ein solcher ist, wobei eine Verbrennung des mageren Luft/Kraftstoffgemischs ausgeführt werden soll, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 405 über, in dem entschieden wird, ob das NOx-Freigabeflag gesetzt ist oder nicht. Ist das NOx-Freigabeflag nicht gesetzt, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 406 weiter, in welchem der Korrekturfaktor K auf beispielsweise 0,6 verändert wird, und anschließend geht die Verarbeitungsroutine, nachdem der Korrekturfaktor K im Schritt 407 auf Kt gebracht ist, zum Schritt 404 weiter. Folglich wird zu dieser Zeit das magere Luft/Kraftstoffgemisch in den Motorzylinder eingeführt. Falls dagegen im Schritt 405 entschieden wird, daß das NOx-Freigabeflag gesetzt wurde, so geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 408 weiter, in dem der präliminär vorbestimmte Wert KK auf Kt eingestellt wird, und anschließend geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 404 weiter. Dieser Wert KK ist ein Wert von etwa 1,1 bis 1,2. Demzufolge wird zu dieser Zeit ein fettes Luft/Kraftstoffgemisch in den Motorzylinder eingeführt, wodurch das im NOx- Absorbens 18 aufgenommende NOx freigeben wird. wie zuvor erwähnt wurde, drückt der Lernkoeffizient G einen Mittelwert des Rückführung-Korrekturkoeffizienten F in der vorbestimmten Zeitspanne aus. Dieser Rückführung-Korrekturkoeffizient F schwankt ursprünglich um 1,0 herum. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß sich eine Ablagerung in der Düsenöffnung des Kraftstoff-Einspritzventils 11 aufbaut, so wird der Rückführung-Korrekturkoeffizient F größer als 1,0, um so das Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) auf dem Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) zu halten. Auf diese Weise wird, wenn der Rückführung-Korrekturkoeffizient F größer als 1,0 wird, der Lernkoeffizient G zusammen mit diesem größer, und somit schwankt der Rückführung-Korrekturkoeffizient F immer um 1,0 herum. Demzufolge stimmt in diesem Fall, wenn der Rückführung-Korrekturkoeffizient F mit 1,0 fixiert wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) mit dem Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis (A/F) entsprechend dem Korrekturfaktor K überein. Bei der Ausführungsform von Fig. 10 wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, wenn das NOx-Freigabeflag gesetzt ist, der Rückführung-Korrekturkoeffizient F mit 1,0 festgesetzt. Demzufolge wird zu dieser Zeit das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs in korrekte Übereinstimmung mit dem Luft/Kraftstoffverhältnis entsprechend KK gebracht.
  • Die Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist eine Austrittsseite des Gehäuses 19 über das Abgasrohr 23 mit einem katalytischen Wandler 25 verbunden, welcher darin einen Dreiwegekatalysator 24 enthält. Dieser Dreiwegekatalysator 24 entfaltet eine hohe Reinigungsleistung mit Bezug auf CO, HC und NOx, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis auf annähernd dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis gehalten wird, wie allgemein bekannt ist, jedoch hat dieser Dreiwegekatalysator 24 eine hohe Reinigungsleistung mit Bezug auf das NOx, selbst wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis zu einem gewissen Ausmaß fett geworden ist. Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform ist ein Dreiwegekatalysator 24 stromab vom NOx-Absorbens 18 angeordnet, um das NOx unter verwendung dieser kennzeichnenden Eigenschaft zu reinigen.
  • Wie zuvor erwähnt wurde, wird nämlich, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des in den Motorzylinder eingeführten Luft/Kraftstoffgemischs fett gemacht wird, um so das NOx vom NOx-Absorbens 18 freizusetzen, das im NOx-Absorbens 18 aufgenommene NOx abrupt vom NOx-Absorbens 18 freigegeben. Obgleich zu dieser Zeit das NOx bei dem Freigeben reduziert wird, besteht eine Möglichkeit, daß nicht das gesamte NOx reduziert wird. Falls der Dreiwegekatalysator 24 stromab vom NOx-Absorbens 18 angeordnet wird, wird jedoch das bei der Freigabe nicht reduzierte NOx durch den Dreiwegekatalysator 24 reduziert. Demzufolge kann durch Anordnen des Dreiwegekatalysators 24 stromab des NOx-Absorbens 18 die NOx-Reinigungsleistung weiter gesteigert werden.
  • Die Fig. 15 zeigt eine noch weitere Ausführungsform Bei dieser Ausführungsform ist noch ein anderer katalytischer Wandler 27, der einen Dreiwegekatalysator 26 enthält, zwischen dem Abgassammler 16 und dem Abgasrohr 17 angeordnet. Wenn der Dreiwegekatalysator 26 nahe dem Abgaskanal 8 angeordnet wird, kommt auf diese Weise der Dreiwegekatalysator 26 mit Abgas in Berührung, das im Vergleich mit dem NOx-Absorbens 18 sowie dem Dreiwegekatalysator 24 eine höhere Temperatur hat, und deshalb steigt der Dreiwegekatalysator 26 in seiner Temperatur nach einem Starten des Motors im Vergleich zum NOx-Absorbens 18 und zum Dreiwegekatalysator 24 abrupt an. Wenn ein derartiger Dreiwegekatalysator 26 vorgesehen wird, so wird es folglich möglich, den unverbrannten HC und das CO, die in einer großen Menge während des Motor-Warmlaufbetriebs erzeugt werden, durch den Dreiwegekatalysator 26 von einer frühen Zeit nach dem Starten des Motors zu reinigen.
  • Bei den bisher erläuterten Ausführungsformen wird für das NOx- Absorbens von einem NOx-Absorbens 18 Gebrauch gemacht, bei dem mindestens eine Substanz, die aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Seltenerdmetallen und Edelmetallen ausgewählt ist, am Aluminiumoxid getragen wird. Es ist jedoch möglich, anstatt der Verwendung eines solchen NOx-Absorbens 18 ein Verbundoxid eines Erdalkalimetalls mit Kupfer, d.h. ein NOx-Absorbens vom Ba-Cu-O-System, zur Anwendung zu bringen. Als ein solches Verbundoxid des Erdalkalimetalls mit Kupfer kann beispielsweise von MnO&sub2; BaCuO&sub2; Gebrauch gemacht werden. In diesem Fall können Platin Pt oder Cer Ce zugefügt werden.
  • In diesem NOx-Absorbens des MnO&sub2; BaCuO&sub2;-Systems erfüllt das kupfer Cu dieselbe katalytische Funktion wie diejenige des Platins Pt des bisher erläuterten NOx-Absorbens 18. Wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis mager ist, wird das NOx durch das Kupfer oxidiert (2NO + O&sub2; T 2NO&sub2;) und im Absorbens in Form von Salpetersäureionen NO&sub3;&supmin; diffundiert.
  • Wenn andererseits das Luft/Kraftstoffverhältnis fett gemacht wird, wird in gleichartiger Weise das NOx vom Absorbens freigegeben, und dieses NOx wird durch die katalytische Funktion des Kupfers Cu reduziert. Jedoch ist die NOx-Reduktionskraft des Kupfers Cu im Vergleich mit der NOx-Reduktionskraft des Platins Pt schwächer, und demzufolge wird, wenn das Absorbens des Ba-Cu-O-Systems angewendet wird, eine Menge an NOx, das bei der Freigabe des NOx nicht reduziert wird., im Vergleich mit dem zuvor erwähnten NOx-Absorbens 18 geringfügig erhöht. Falls das Absorbens vom Ba-Cu-O-System zur Anwendung kommt, wird folglich, wie in Fig. 14 und 15 gezeigt ist, vorzugsweise der Dreiwegekatalysator 24 stromab vom Absorbens angeordnet.
  • Die Fig. 16 und die Fig. 19 zeigen einen Fall, wobei die vorliegende Erfindung bei einem Dieselmotor zur Anwendung gelangt. Es ist zu bemerken, daß in den Fig. 16 und 19 dieselben Bauteile wie jene der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszahlen dargestellt sind.
  • Bei dem Dieselmotor wird üblicherweise bei allen Betriebszuständen eine Verbrennung in einem Zustand ausgeführt, wobei das Luftüberschußverhältnis mehr als 1,0 beträgt, d.h., das mittlere Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs im Brennraum 3 ist mager. Folglich wird das zu dieser Zeit ausgestoßene NOx im NOx-Absorbens 18 aufgenommen. Wenn andererseits das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigegeben werden soll, wird der Abgaszustromzum NOx-Absorbens 18 fett gemacht. In diesem Fall wird bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform das mittlere Luft/Kraftstoffverhältnis das Luft/Kraftstoffgemischs im Brennraum 3 fett gemacht, wodurch das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms zum NOx-Absorbens 18 fett eingestellt wird. Bei der in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform wird das mittlere Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs im Brennraum 3 mager gemacht, und der Kohlenwasserstoff wird in den Abgaskanal des Motors stromauf des NOx- Absorbens 18 eingeführt, wodurch das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgaszustroms zum NOx-Absorbens 18 fett eingestellt wird.
  • Gemäß der Fig. 16 wird bei dieser Ausführungsform ein Lastfühler 51 vorgesehen, der eine dem Ausmaß des Niedertretens des Gaspedals 50 proportionale Ausgangsspannung erzeugt, und die Ausgangsspannung dieses Lastfühlers 51 wird über den A/D- Wandler 52 in den Eingabekanal 35 eingeführt. Auch ist bei dieser Ausführungsform im Ansaugkanal 12 eine Drosselklappe 53 angeordnet, welche mit einer Membran 55 einer Unterdruck- Membranvorrichtung 54 verbunden ist. Eine Membran-Unterdruckkammer 56 der Unterdruck-Membranvorrichtung 54 wird selektiv über ein elektromagnetisches Umschaltventil 57 mit der Atmosphäre oder einem Unterdruckbehälter 58 verbunden, während der Ausgabekanal 36 des elektronischen Steuergeräts 30 über einen Treiberkreis 59 mit dem elektromagnetischen Umschaltventil 57 verbunden ist. Für das elektromagnetische Umschaltventil 57 wird ein Verhältnis zwischen einer Zeit, während welcher die Membran-Unterdruckkammer 56 mit der Atmosphäre verbunden ist, und einer Zeit, während welcher diese mit dem Unterdruckbehälter 58 verbunden ist, d.h. die relative Einschaltdauer DUTY, kontrolliert. Wenn diese Einschatldauer DUTY größer wird, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 53 kleiner.
  • Wenn bei dieser Ausführungsform das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigegeben werden soll, wird die Einspritzmenge vom Kraftstoff-Einspritzventil 11 nur mit einer konstanten Menge &Delta;Q mit Bezug auf die geforderte Einspritzmenge, mit welcher die beste Verbrennung erlangt wird, erhöht, und gleichzeitig wird die Drosselklappe auf einen vorbestimmten Öffnungsgrad hin geöffnet, so daß das mittlere Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs im Brennraum 3 fett wird. Wenn die Einspritzmenge vom Kraftstoff-Einspritzventil 11 mit nur der konstanten Menge &Delta;Q mit Bezug auf die geforderte Einspritzmenge, bei welcher die beste Verbrennung erlangt wird, vergrößert wird, wird nämlich diese vergrößerte Menge &Delta;Q nicht gut verbrannt und in das Innere des Abgaskanals 8 in Form von unverbranntem HC und CO ausgestoßen. Auch wird zu dieser Zeit die in den Brennraum 3 eingeführte Luftmenge durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe 53 vermindert, weshalb das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das Innere des Abgaskanals 8 ausgestoßenen Abgases fett wird. Folglich wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens 18 fließenden Abgaszustroms fett, und somit wird das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigesetzt. Die Menge &Delta;Q in der Zunahme des Kraftstoffs und der Öffnungswert der Drosselklappe 53, wenn das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigegeben werden soll, werden präliminär experimentell festgestellt.
  • Die Fig. 17 zeigt eine Inerruptroutine, die zu vorbestimmten Zeitintervallen abgearbeitet wird, um die oben erwähnte Regelung auszuführen.
  • Gemäß der Fig. 17 wird zuerst im Schritt 500 ein durch Addieren der &Sigma;NE zur Ist-Motordrehzahl NE erhaltenes Ergebnis als &Sigma;NE definiert. Folglich gibt diese &Sigma;NE den kumulativen Wert der Motordrehzahl NE an. Anschließend wird im Schritt 501 beurteilt, ob die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE größer als der vorbestimmte Wert SNE ist oder nicht. Dieser vorbestimmte Wert SNE gibt die kumulative Motordrehzahl an, aus der veranschlagt wird, daß das NOx in einer Menge von beispielsweise 50 % des NOx-Absorptionsvermögens des NOx-Absorbens 18 darin absorbiert ist. Wenn &Sigma;NE &le; SNE ist, wird der Verarbeitungszyklus abgeschlossen, und wenn &Sigma;NE > SNE ist, d.h., wenn veranschlagt wird, daß das NOx in einer Menge von 50 % des NOx-Absorptionsvermögens des NOx-Absorbens 18 darin absorbiert ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 502 über. Im Schritt 502 wird beurteilt, ob die Abgastemperatur T niedriger als der vorbestimmte Wert T&sub1;, z.B. 200 ºC, ist oder nicht. Wenn T < T&sub1; ist, wird der Verarbeitungszyklus abgeschlössen, und wenn T &ge; T&sub1; ist, so geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 503 weiter, in dem das NOx-Freigabeflag gesetzt wird. Sobald das NOx-Freigabeflag gesetzt ist, wird, wie später erläutert werden wird, die Kraftstoff-Einspritzmenge vergrößert, und die Drosselklappe 53 wird zu einem konstanten Öffnungswinkel geöffnet.
  • Anschließend wird im Schritt 504 der Zählwert C genau um "1" inkrementiert. Hierauf wird im Schritt 505 entschieden, ob der Zählwert C größer als der vorbestimmte Wert Co wird oder nicht, d.h., ob beispielsweise 5 Sekunden verstrichen sind oder nicht. Wenn C &le; C ist, wird die Verarbeitungsroutine beendet, und wenn C größer als Co wird, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 506 weiter, in dem das NOx-Freigabeflag zurückgesetzt wird. Sobald das NOx-Freigabeflag zurückgesetzt ist, wird, wie später erläutert werden wird, der Vergrößerungsvorgang der Kraftstoff-Einspritzmenge unterbrochen, und die Drosselklappe 53 wird gänzlich geöffnet. Demzufolge wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens 18 strömenden Abgases für 5 Sekunden fett gemacht. Anschließend werden im Schritt 507 die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE und der Zählwert C auf Null gesetzt.
  • Die Figur 18 zeigt ein Hauptprogramm.
  • Gemäß der Fig. 18 wird zuerst im Schritt 600 die Kraftstoff- Einspritzmenge Q auf der Grundlage der Ausgangssignale vom Motordrehzahlfühler 21 und vom Lastfühler 51 berechnet. Anschließend wird im Schritt 601 entschieden, ob das NOx- Freigabeflag gesetzt worden ist oder nicht. Falls das NOx- Freigabeflag nicht gesetzt worden ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 607 über, in welchem die relative Einschaltdauer DUTY auf Null gesetzt wird, und anschließend geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 605, in welchem die Regelung der Drosselklappe 53 ausgeführt wird. Zu dieser Zeit ist die Einschaltdauer DUTY Null, und deshalb wird die Drosselklappe 53 im gänzlich offenen Zustand gehalten. Anschließend wird im Schritt 606 der Kraftstoff-Einspritzprozeß ausgeführt, und die Einspritzmenge zu dieser Zeit wird die im Schritt 600 berechnete Einspritzmenge Q.
  • Wenn andererseits im Schritt 601 entschieden wird, daß das NOx- Freigabeflag gesetzt worden ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 602 über, in welchem der Einspritzmenge-Zunahmewert &Delta;Q berechnet wird. Hierauf wird im Schritt 603 der Zunahmewert &Delta;Q zur Einspritzmenge Q addiert, um eine neue Einspritzmenge Q zu erhalten. Danach wird im Schritt 604 die Einschaltdauer DUTY berechnet. Anschließend wird im Schritt 605 die Drosselklappe 53 zu dem durch die Einschaltdauer DUTY bestimmten Öffnungsgrad geöffnet, und danach wird im Schritt 606 der Kraftstoff vom Kraftstoff-Einspritzventil 11 ensprechend der im Schritt 603 berechneten Einspritzmenge Q eingespritzt.
  • Bei der in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform ist im Abgasrohr 17 ein Reduktionsmittel-Einspeiseventil 60 angeordnet, wobei dieses Reduktionsmittel-Einspeiseventil 60 über eine Speisepumpe 61 mit einem Reduktionsmittelbehälter 62 verbunden ist. Der Ausgabekanal 36 des elektronischen Steuergeräts 30 ist an das Reduktionsmittel-Einspeiseventil 60 sowie die Speisepumpe 61 über die Treiberkreise 63 bzw. 64 angeschlossen. In den Reduktionsmittelbehälter 62 ist ein Kohlenwasserstoff, wie Benzin, Isooktan, Hexan, Heptan, Leichtöl, Kerosin od. dgl., oder ein Kohlenwasserstoff, wie Butan, Propan od. dgl., die im Zustand einer Flüssigkeit gespeichert werden können, eingefüllt.
  • Bei dieser Ausführungsform wird üblicherweise das Luft/Kraftstoffgemisch im Brennraum 3 unter einem Luftüberschußzustand verbrannt, d.h. in einem Zustand, wobei das mittlere Luft/Kraftstoffverhältnis mager ist. Zu dieser Zeit wird das vom Motor ausgestoßene NOx im NOx-Absorbens 18 aufgenommen. Wenn das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigesetzt werden soll, wird die Speisepumpe 61 betrieben und gleichzeitig das Reduktionsmittel- Einspeiseventil 60 geöffnet, so daß in den Reduktionsmittelbehälter 62 gefüllter Kohlenwasserstoff vom Reduktionsmittel Einspeiseventil 60 dem Abgasrohr 17 für eine vorbestimmte Zeit, z.B. etwa 5 Sekunden bis 20 Sekunden, zugeführt wird. Die Zuführmenge des Kohlenwasserstoffs zu dieser Zeit wird so bestimmt, daß das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx- Absorbens 18 fließenden Abgaszustroms fett wird. Folglich wird zu dieser Zeit das NOx vom NOx-Absorbens 18 freigegeben.
  • Die Fig. 20 zeigt eine Routine zur Durchführung der NOx-Freigabeverarbeitung, wobei diese Routine mittels einer Unterbrechung bei jedem vorbestimmten Zeitintervall abgearbeitet wird.
  • Gemäß Fig. 20 wird zuerst im Schritt 700 ein durch Addieren von &Sigma;NE zur Ist-Motordrehzahl NE erhaltenes Ergebnis als &Sigma;NE definiert. Folglich gibt diese &Sigma;NE den kumulativen Wert der Motordrehzahl NE an. Anschließend wird im Schritt 701 beurteilt, ob die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE größer als der vorbestimmte Wert SNE ist oder nicht. Dieser vorbestimmte Wert SNE gibt eine kumulative Motordrehzahl an, aus der veranschlagt wird, daß das NOx in einer Menge von beispielsweise 50 % des NOx-Absorptionsvermögens des NOx-Absorbens 18 darin aufgenommen ist. Wenn &Sigma;NE &le; SNE ist, wird der Verarbeitungszyklus beendet, und wenn &Sigma;NE > SNE ist, d.h., wenn veranschlagt wird, daß das NOx in einer Menge von 50 % des NOx-Absorptionsvermögens des NOx-Absorbens 18 darin absorbiert ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 702 über. Im Schritt 702 wird beurteilt, ob die Abgastemperatur T niedriger als der vorbestimmte Wert T&sub1;, z.B. 200 ºC, ist oder nicht. Wenn T < T&sub1; ist, wird der Verarbeitungszyklus beendet, und wenn T &ge; T&sub1; ist, geht die Verarbeitungsroutine zum Schritt 703 weiter, in dem die Speisepumpe 61 für eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise etwa 5 Sekunden bis 20 Sekunden, betrieben wird. Anschließend wird im Schritt 704 das Reduziermittel Einspeiseventil 60 für eine vorbestimmte Zeit, z.B. etwa Sekunden bis 20 Sekunden, geöffnet, und hierauf wird im Schritt 705 die kumulative Motordrehzahl &Sigma;NE auf Null gesetzt.
  • Wie zuvor erwähnt wurde, wird, wenn die Temperatur abgesenkt wird, das NOx-Absorbens 18 nicht in die Lage versetzt, das NOx zu absorbieren. Jedoch fließt bei allen Ausführungsformen, die bisher erläutert wurden, das Abgas immer in das NOx-Absorbens 18 während des Betriebs des Motors, und deshalb wird das NOx-Absorbens 18 aufeiner relativ hohen Temperatur gehalten. Demzufolge wird es möglich zu bewirken, daß das während des Motorbetriebs erzeugte NOx gut im NOx-Absorbens 18 zu absorbieren ist.

Claims (1)

1. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (1) umfaßt ein in einem Abgaskanal (17) der genannten Maschine (1) angeordnetes NOx-Absorbens (18), wobei das Abgas während eines Betriebs der genannten Maschine (1) kontinuierlich in das Noxabsorbens (18) strömt,
dadurch gekennzeichnet, daß
- das besagte Absorbens (18) einen Katalysator enthält und
- NOx absorbiert, sobald das Abgas mager ist, sowie das erwähnte absorbierte NOx freigibt, sobald die Sauerstoffkonzentration des Abgases abgesenkt wird, so daß,
- wenn das Abgas fett ist oder das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis aufweist, unverbrannter Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid im Abgas mit dem freigegebenen NOx reagieren, um dadurch das NOx zu reduzieren.
2. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in welcher eine Zeitspanne, während der das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases mager eingestellt ist und das NOx im NOx-Absorbens absorbiert wird, 50-mal oder mehr länger als die Zeitspanne ist, während der die Sauerstoffkonzentration im in das NOx-Absorbens strömenden Abgas abgesenkt ist, um das NOx vom NOx-Absorbens freizugeben.
3. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in welcher das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases mehr als 18.0 beträgt, wenn das NOx im NOx-Absorbens absorbiert wird.
14 Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in welcher das NOx-Absorbens mindestens eine aus Alkalimetallen, die Kalium, Natrium, Lithium oder Caesium umfassen, aus Erdalkalimetallen, die Barium oder Kalzium umfassen, aus Seltenerdmetallen, die Lanthan oder Yttrium umfassen, ausgewählte Substanz enthält sowie Platin einschließt.
5. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in welcher das NOx-Absorbens ein Verbundoxid von Barium und Kupfer enthält.
6. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in welcher Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen vorgesehen sind, um das Luft/Kraftstoffverhältnis des in einem Brennraum der Maschine gebildeten Luft/Kraftstoffgemischs zu regeln, und die Absorption des NOx-Absorbens sowie die Freigabe von NOx aus dem NOx-Absorbens durch Regeln des Luft/Kraftstoffverhältnisses des im Brennraum der Maschine gebildeten Luft/Kraftstoffgemischs durch die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis- Regeleinrichtungen kontrolliert werden.
7. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, in welcher die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, das Luft/Kraftstoffverhältnis des im Brennraum gebildeten Luft/Kraftstoffgemischs mager zu machen, wenn das NOx im NOx-Absorbens absorbiert werden soll, und das Luft/Kraftstoffverhältnis des im Brennraum gebildeten Luft/Kraftstoffgemischs auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett einzustellen, wenn das NOx vom NOx-Absorbens freigegeben werden soll.
8. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei die Brennkraftmaschine einen Ottomotor umfaßt und die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis- Regeleinrichtungen die Absorption von NOx im NOx-Absorbens sowie das Freigeben von absorbiertem NOx aus dem NOx- Absorbens durch Regeln der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge kontrollieren.
9. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, in welcher die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen das Luft/Kraftstoffverhältnis des im Brennraum gebildeten Luft/Kraftstoffgemischs auf nahezu einem konstanten mageren Luft/Kraftstoffverhältnis von mehr als 18,0 halten, wenn das NOx im NOx-Absorbens absorbiert werden soll.
10. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, die ferner Speichereinrichtungen umfaßt, um im voraus die in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmte Kraftstoffmenge zu speichern, wobei die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge auf der Grundlage der in den besagten Speichereinrichtungen gespeicherten Kraftstoffmenge zu bestimmen.
11. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, die ferner Speichereinrichtungen, um im voraus die in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmte Basis-Kraftstoffmenge zu speichern, und einen Luft/Kraftstoffverhältnisfühler, der im Abgaskanal des Motors vorgesehen ist, um das Luft/Kraftstoffverhältnis des im Abgaskanal strömenden Abgases zu ermitteln, umfaßt, wobei die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, die Basis-Kraftstoffmenge zu korrigieren, so daß das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases durch einen in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des erwähnten Luft/Kraftstoffverhältnisfühlers veränderten Rückführung-Korrekturkoeffizienten zum Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis wird. 112. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, in welcher die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, die Basis-Kraftstoffmenge so zu korrigieren, daß das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases durch den Rückführung- Korrekturkoeffi zienten zum Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis wird, wenn das NOx im NOx- Absorbens absorbiert werden soll, und gleichzeitig den besagten Rückführung-Korrekturkoeffizienten durch einen Lernkoeffizienten so zu korrigieren, daß der besagte Rückführung-Korrekturkoeffizient um einen Bezugswert herum fluktuiert, und in welcher die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, den Rückführung-Korrekturwert auf den erwähnten Bezugswert festzusetzen, wenn das NOx vom NOx-Absorbens freigegeben werden soll , sowie gleichzeitig die dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Lernkoeffizienten und der Basis-Kraftstoffmenge zu bestimmen.
13. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei die Brennkraftmaschine einen Dieselmotor umfaßt, der mit einem Kraftstoff-Einspritzventil, um den Kraftstoff in den Brennraum einzuspritzen, sowie mit einer im Ansaugkanal des Motors angeordneten Drosselklappe ausgestattet ist; und wobei die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, die Absorption von NOx im NOx-Absorbens sowie das Freigeben von NOx aus dem NOx-Absorbens durch Regeln der Einspritzmenge aus dem Kraftstoff-Einspritzventil heraus und des Öffnungsgrades der Drosseiklappe zu kontrollieren.
14. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, in welcher die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind; die Einspritzmenge zu vergrößern sowie den DrosselklappenÖffnungsgrad zu verringern, wenn das NOx vom NOx-Absorbens freigegeben werden soll.
15. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, die ferner Luft/Kraftstoffverhältnis- Regeleinrichtungen umfaßt, um das Luft/Kraftstoffverhältnis des aus dem Motorbrennraum ausgestoßenen sowie in das NOx-Absorbens im Abgaskanal des Motors strömenden Abgases zu kontrollieren, wobei die Absorption des NOx im NOx-Absorbens und das Freigeben des NOx aus dem NOx-Absorbens durch Regeln des Luft/Kraftstoffverhältnisses des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases durch die genannten Verhältnis-Regeleinrichtungen kontrollierbar ist.
16. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 15, in welcher die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases mager zu machen, wenn das NOx im NOx- Absorbens absorbiert werden soll, hingegen das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett einzustellen, wenn das NOx aus dem NOx-Absorbens freigeben werden soll.
17. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, in welcher die genannten Luft/Kraftstoffverhältnis-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, ein Reduktionsmittel in das Innere des Abgaskanals des Motors einzuführen, wenn das NOx aus dem NOx-Absorbens freigegeben werden soll.
18. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, wobei das genannte Reduktionsmittel aus einem Kohlenwasserstoff hergestellt ist.
19. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, in welcher der genannte Kohlenwasserstoff mindestens einen aus Benzin, Isooktan, Hexan, Heptan, Butan, Propan, Leichtöl und Kerosin ausgewählten Bestandteil umfaßt.
20. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, die ferner NOx-Freigabe-Regeleinrichtungen umfaßt, die geeignet sind, die Sauerstoffkonzentration in dem in das NOx-Absorbens strömenden Abgas nur für eine zweite, präliminär bestimmte Einstellzeitspanne zu vermindern, um das NOx vom NOx-Absorbens freizugeben, wenn die Zeitspanne, während welcher das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases mager gemacht ist und das NOx im NOx-Absorbens absorbiert wird, eine präliminär bestimmte erste Einstellzeitspanne überschreitet.
21. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, in welcher die erwähnten NOx-Freigabe- Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis oder fett einzustellen, wenn das NOx vom NOx-Absorbens freigegeben werden soll.
22. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, in welcher die erwähnten NOx-Freigabe- Regeleinrichtungen mit einer NOx-Menge-Abschätzeinrichtung versehen sind, um die Menge des im NOx-Absorbens absorbierten NOx abzuschätzen, und die erwähnten NOx-Freigabe-Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind zu entscheiden, daß die besagte erste Einstellzeitspanne verstrichen ist, wenn die Menge des durch die NOx-Menge-Abschätzeinrichtung geschätzten NOx einen präliminär bestimmten Einstellwert überschreitet.
23. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 22, in welcher die genannte NOx-Menge-Abschätzeinrichtung dazu eingerichtet ist zu entscheiden, daß die Menge von im NOx-Absorbens absorbiertem NOx den erwähnten Einstellwert überschreitet, wenn ein kumulativer Wert einer Motordrehzahl einen präliminär bestimmten Einsteliwert übersteigt.
24. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 22, in welcher die genannte NOx-Menge- Abschätzeinrichtung dazu eingerichtet ist zu entscheiden, daß im wesentlichen das gesamte, im NOx-Absorbens absor bierte NOx freigegeben wurde, wenn das Luft/kraftstoffverhältnis des im Motorbrennraum gebildeten Luft/kraftstoffgemischs für eine vorbestimmte Zeitspanne oder länger auf dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis gehalten wird oder fett ist.
25. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, in welcher die besagte zweite Einstellzeitspanne im wesentlichen geringer als 20 Sekunden ist.
26. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, in welcher die erwähnten NOx-Freigabe- Regeleinrichtungen mit einem Temperaturfühler versehen sind, um eine Temperatur des in das NOx-Absorbens strömen den Abgases zu ermitteln, und die erwähnten NOx-Freigabe-Regeleinrichtungen mit Hinderungsmitteln ausgestattet sind, die das Vermindern der Sauerstoffkonzentration in dem in das NOx-Absorbens strömenden Abgas, auch wenn die Zeitspanne, während welcher das NOx im NOx-Absorbens ab sorbiert wird, die besagte erste Einstellzeitspanne überschreitet, falls die Temperatur des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases niedriger als eine Grenztemperatur wird, bei welcher das NOx durch das NOx-Absorbens absorbiert werden kann, verhindern.
27. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 26, in welcher die erwähnten NOx-Freigabe- Regeleinrichtungen dazu eingerichtet sind, die Sauerstoffkonzentration in dem in das NOx-Absorbens strömenden Abgas augenblicklich zu vermindern, sobald die Temperatur des in das NOx-Absorbens strömenden Abgases höher als die besagte Grenztemperatur wird, nachdem die Sauerstoffkonzentration in dem in das NOx-Absorbens strömenden Abgas durch die erwähnten Hinderungsmittel vermindert ist.
28. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in welcher ein weiterer Katalysator, der mindestens das NOx reduzieren kann, in dem Abgaskanal der Maschine stromab von dem NOx-Absorbens angeordnet ist.
29. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 28, in welcher der genannte Katalysator einen Dreiwegekatalysator umfaßt.
30. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in welcher ein weiterer Katalysator, der unverbrannten Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid reinigen kann, im Abgaskanal der Maschine stromauf von dem NOx-Absorbens angeordnet ist.
31. Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 30, in welcher der besagte Katalysator einen Dreiwegekatalysator umfaßt.
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