DE69202163T2

DE69202163T2 - Abgasentgiftungsanlage für eine Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69202163T2
Application number: DE69202163T
Authority: DE
Inventors: Shinya Hirota; Kenji Katoh
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-02-04
Filing date: 1992-02-03
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2012-02-04
Also published as: US5201802A; EP0498598A1; DE69202163D1; EP0498598B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, das mit einem NOx-Reduktions-Katalysator vom Zeolit-Typ in einer Abgasleitung des Motors versehen ist, wobei eine große NOx-Reinigungs-Rate des Katalysators auch dann erhalten werden kann, wenn sich der Katalysator zersetzt (verschlechtert) hat.
Kohlendioxid (CO&sub2;), das von Motoren von Kraftfahrzeugen ausgestoßen wird, soll aus Gründen des Umweltschutzes reduziert werden, und die Verbrennung von Kraftstoff bei mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnissen (magere Verbrennung) ist eine Lösung dafür. Da jedoch ein herkömmlicher Dreiweg-Katalysator Stickoxide (NOx), die in dem Abgas des Magermotors enthalten sind, nicht reduzieren kann, ist es ein Problem, wie die Menge des NOx, das aus dem Motor in die Umgebung ausgestoßen wird, reduziert werden kann.
Als ein Katalysator, der geeignet ist, NOx unter oxydierenden Bedingungen des Gases (Zustände des Abgases des Magermotors) zu reduzieren, wird beispielsweise ein Katalysator, der aus Zeolit aufgebaut ist, der Übergangsmetalle trägt und der NOx in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen (HC) reduziert, in den japanischen Patentveröffentlichungen HEI 1- 130735 und HEI 1-135541 offenbart.
Mit dem Zeolit-Katalysator besteht jedoch das Problem, daß der Katalysator dazu neigt, einer thermischen Zersetzung (Verschlechterung) zu unterliegen, die es unmöglich macht, den Katalysator wirksam zu benützen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung zu schaffen, das einen Zeolit-Katalysator aufweist, der in einer Abgasleitung des Motors eingebaut ist, wobei der Zeolit-Katalysator auch dann noch mit einer deutlich erhöhten NOx-Reinigungs-Rate (NOx-Umwandlung) arbeiten kann, wenn sich der Katalysator schon thermisch zersetzt hat.
Die oben beschriebene Aufgabe wird durch ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gelöst. Das System zur Reinigung von Abgasen umfaßt eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, die dazu geeignet ist, Kraftstoff bei mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnissen zu verbrennen und die eine Abgasleitung aufweist, sowie einen Katalysator, der in der Abgasleitung des Motors eingebaut ist. Der Katalysator kann aus Zeolit aufgebaut sein, der mindestens ein Metall trägt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Übergangsmetallen und den Edelmetallen besteht, um Stickoxide, die in dem Abgas vom Motor enthalten sind, unter oxydierenden Bedingungen und in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen zu reduzieren (ein solcher Katalysator kann in der Folge Mager-NOx-Katalysator genannt werden). Das System zur Reinigung von Abgasen umfaßt weiter Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators und Mittel zur Steigerung der Menge von Kohlenwasserstoffen, die zum Katalysator geführt werden, wenn das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators bestimmt, daß sich der Katalysator zersetzt hat. (Dieses System wird in der Folge als erste bis dritte Ausführungsvariante der Erfindung beschrieben werden.)
Die obigen Mittel zur Erhöhung der Menge der Kohlenwasserstoffe können durch Mittel zur Änderung einer Temperatur des Katalysators zu einer Seite höherer Temperatur ersetzt werden, oder zusammen mit ihnen verwendet werden, wenn das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators bestimmt, daß sich der Katalysator zersetzt hat. (Dieses System wird in der Folge als vierte bis sechste Ausführungsvariante der Erfindung beschrieben werden.)
Es wird angenommen, daß ein NOx-Reduktions-Mechanismus des Mager-NOx-Katalysators eine Reaktion von Radikalen ist, die durch die teilweise Oxidation von HC mit NOx erzeugt werden. Falls daher die Menge der HC, die in dem Abgas enthalten sind, gesteigert wird, wird die Menge der Radikale ansteigen und die NOx-Reinigungs-Rate des Mager-NOx-Katalysators wird gesteigert werden.
In der vorliegenden Erfindung bestimmt das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators das Ausmaß der Zersetzung des Katalysators und steigert die Menge der HC, die zum Katalysator zugeführt werden, in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Zersetzung des Katalysators. Als ein Ergebnis wird auch dann, wenn der Mager-NOx-Katalysator thermisch zersetzt ist, wodurch die Reaktion der Radikale mit NOx weniger aktiv ist, die zugeführte Menge in Proportion zum Ausmaß der Zersetzung gesteigert, und daher wird die Menge der Radikale gesteigert, so daß die Abnahme der NOx-Reinigungs-Rate unterdrückt wird und die NOx-Reinigungs-Rate gesteigert werden kann. Da dann die Menge der HC in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators gesteigert wird, wird die gesteigerte Menge der HC optimal, um den Verbrauch von HC zu minimieren.
Da sich ein Temperaturbereich, in dem der Mager-NOx- Katalysator mit einer großen NOx-Reinigungs-Rate arbeiten kann, in Übereinstimmung mit der Zersetzung des Katalysators in der Richtung zur Seite einer höheren Temperatur hin verschiebt, kann die Abnahme der NOx-Reinigungs-Rate des Mager-NOx- Katalysators in wirksamer Weise unterdrückt werden, indem die Katalysator-Temperatur zu einer Seite höherer Temperatur hin verändert wird, wobei das Mittel zur Veränderung der Temperatur des Katalysators verwendet wird.
Die JP - 62251415 beschreibt ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei der einer katalytischen Vorrichtung ein Gas mit verdampftem Kraftstoff nur dann zugeführt wird, wenn ein mageres Kraftstoff-Luft-Verhältnis erfaßt wird.
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung kommen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung besser zutage und können besser verstanden werden, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Bestimmung der Zersetzung eines Mager-NOx-Katalysators für ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine graphische Darstellung einer Zuordnung einer Abgas-Temperatur über der Gesamtfahrstrecke ist, die von dem Flußdiagramm in Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 eine graphische Darstellung einer Zuordnung einer Ziel-HC-Konzentration über der Gesamtfahrstrecke ist, die von dem Flußdiagramm in Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Änderung einer Temperatur des Katalysators für ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist, wobei es auf eine vierte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erhöhung der Menge von HC in einem System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung, wobei es auf die zweite und die dritte Ausführungsvariante und auf die vierte bis sechste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
Fig. 6 ein schematisches Systemdiagramm eines Systems zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, in Übereinstimmung mit der ersten bis fünften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 eine Kurve ist, die eine NOx-Reinigungs-Rate (NOx- Umwandlung) über der Temperatur des Mager-NOx-Katalysators (oder Abgas-Temperatur) zeigt;
Fig. 8 ein Flußdiagramm zur Bestimmung der Zersetzung eines Mager-NOx-Katalysators für ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist, wobei es auf die fünfte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
Fig. 9 eine graphische Darstellung einer Zuordnung einer Motor-Last über der Motordrehzahl ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 8 verwendet wird;
Fig. 10 eine graphische Darstellung einer Zuordnung des Temperatur-Modifikations-Faktors über dem Ausmaß der Abnahme der Reinigungs-Rate ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 8 verwendet wird;
Fig. 11 eine graphische Darstellung einer Zuordnung der HC-Konzentration über dem Ausmaß der Abnahme der Reinigungsrate ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 8 verwendet wird;
Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Veränderung einer Temperatur des Katalysators eines Systems zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist, wobei es auf die fünfte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
Fig. 13 eine graphische Darstellung einer Zuordnung der Abgas-Temperatur über dem Zündzeitpunkt ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 12 verwendet wird;
Fig. 14 ein Flußdiagramm zur Bestimmung der Zersetzung eines Mager-NOx-Katalysators in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 15 eine graphische Darstellung einer Zuordnung der Motor-Last über der Motordrehzahl ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 14 verwendet wird;
Fig. 16 eine graphische Darstellung einer Zuordnung des Ausmaßes der Zersetzung des Katalysators über der Zersetzungs- Funktion des Katalysators ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 14 verwendet wird;
Fig. 17 eine graphische Darstellung einer Zuordnung der Abgas-Temperatur über der Zersetzung des Katalysators ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 14 verwendet wird;
Fig. 18 eine graphische Darstellung einer Zuordnung einer Ziel-HC-Konzentration über dem Ausmaß der Zersetzung des Katalysators ist, die in der Berechnung des Flußdiagramms von Fig. 14 verwendet wird;
Fig. 19 ein Flußdiagramm zur Veränderung einer Temperatur des Katalysators durch Steuerung der Menge der Kühlluft in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 20 ein schematisches System-Diagramm eines Systems zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist;
Sechs Ausführungsvarianten der Erfindung werden erklärt werden. Die Ausführungsvarianten eins bis drei umfassen Mittel zur Steigerung der Menge von HC als wesentliches Element, und die Ausführungsvarianten vier bis sechs umfassen Mittel zur Veränderung der Temperatur des Katalysators als wesentliches Element.
Weiters ist die erste Ausführungsvariante, die Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators auf Basis einer Gesamtfahrstrecke eines Kraftfahrzeugs aufweist, in den Fig. 1 - 7 dargestellt ist. Die zweite Ausführungsvariante, die Mittel zur Untersuchung und zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators auf der Basis einer Gesamtfahrstrecke aufweist, ist in den Fig. 6 und 8 - 13 dargestellt. Die dritte Ausführungsvariante, die Mittel zur Bestimmung der Zersetzung eines Katalysators auf der Basis einer Temperaturdifferenz zwischen dem einströmenden Gas und dem ausströmenden Gas des Katalysators umfaßt, ist in den Fig. 6 und 14 - 18 dargestellt. Die vierte Ausführungsvariante, die Mittel zur Bestimmung der Zersetzung eines Katalysators auf der Basis einer Gesamt- Fahrstrecke eines Kraftfahrzeugs aufweist, ist in den Fig. 1 - 7 dargestellt. Die fünfte Ausführungsvariante, die Mittel zur Untersuchung und zur Bestimmung der Zersetzung eines Katalysators auf der Basis einer Gesamtfahrstrecke aufweist, ist in den Fig. 6 und 8 - 13 dargestellt. Die sechste Ausführungsvariante weist Mittel zur Änderung einer Temperatur des Katalysators durch Steuerung der Menge von Kühlluft auf und ist in den Fig. 19 und 20 dargestellt.

ERSTE AUSFÜHRUNGSVARIANTE

Wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, weist ein Motor 2, der zur Verbrennung bei mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnissen ausgebildet ist (Magermotor), eine Auspuffleitung 4, in der ein Mager-NOx-Katalysator 6 eingebaut ist, auf. Eine Steuer- Vorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur ist in einem Abschnitt der Abgas-Leitung stromaufwärts des Mager-NOx-Katalysators 6 eingebaut. Wenn sich die Abgas-Temperatur ändert, ändert sich eine Temperatur des Katalysators des Mager-NOx-Katalysators 6 entsprechend der Änderung der Abgas-Temperatur. Ein Teil des Kühlwassers des Motors wird zu der Steuer-Vorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur geführt, und das Ausmaß der Zirkulation des Kühlwassers wird durch ein Steuer-Ventil so geregelt, daß die Temperatur des Abgases durch die Steuer-Vorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur gesteuert werden kann. Die Steuer-Vorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur vom Motor-Kühlwasser-Typ kann durch andere Steuer-Vorrichtungen für die Abgas-Temperatur ersetzt werden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung, die die Einführung von Sekundärluft verwendet (falls die Sekundärluft in das Abgas eingeführt wird, wird die Abgastemperatur abgesenkt), eine Vorrichtung, die eine Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses verwendet (falls das Kraftstoff- Luft-Verhältnis in einem Bereich eines mageren Kraftstoff-Luft- Verhältnisses zur angereicherten Seite hin verändert wird, steigt die Abgas-Temperatur an), oder eine Vorrichtung, die eine Steuerung des Zündzeitpunktes verwendet (falls der Zündzeitpunkt vorverstellt wird, wird die Abgas-Temperatur bis zu einem bestimmten Zündzeitpunkt abgesenkt und steigt dann bei weiter vorverstellten Zündzeitpunkten an), eingesetzt werden. In dem Fall von Dieselmotoren kann die Steuer-Vorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur durch eine Vorrichtung ersetzt werden, die eine Lade-Druck-Steuerung verwendet (falls der Lade-Druck gesteigert wird, wird die Abgas-Temperatur abgesenkt), und eine Vorrichtung, die eine Ansaug- Drosselklappen-Steuerung verwendet (falls der Grad der Öffnung der Ansaug-Drosselklappe groß gemacht wird, wird die Abgas-Temperatur abgesenkt). Die Wirkung der Steuer-Vorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur wird durch eine elektronische Steuer-Einheit (ECU) 10 gesteuert.
In dem Abschnitt der Abgas-Leitung 4 stromaufwärts des Mager-NOx-Katalysators 6, ist eine Kohlenwasserstoff-Zufuhr- Vorrichtung (HC-Zufuhr-Vorrichtung) vorgesehen. Die HC-Zufuhr- Vorrichtung umfaßt eine Kohlenwasserstoff-Quelle (HC-Quelle) 12, eine Kohlenwasserstoff-Zufuhr-Öffnung (HC-Zufuhr-Öffnung) 14 zur Einführung des HC von der HC-Quelle 12 in den Abschnitt der Auspuff-Leitung 4 stromaufwärts des Mager-NOx-Katalysators 6, und ein Steuer-Ventil (HC-Steuer-Ventil) 16 zur Steuerung der Menge von HC, die in die Abgas-Leitung 4 geführt wird. Das Steuer-Ventil 16 wird durch eine Ventil-Antriebs-Vorrichtung 18 angetrieben, die durch die ECU 10 gesteuert wird.
Ein erster Abgas-Temperatur-Sensor 24 ist in den Abschnitt der Abgas-Leitung stromaufwärts des Mager-NOx-Katalysators 6 eingebaut, und ein zweiter Abgas-Temperatur-Sensor 20 ist in einen Abschnitt der Abgas-Leitung stromabwärts des Mager-NOx- Katalysators 6 eingebaut. Weiters ist ein NOx-Sensor 22 in den Abschnitt der Abgas-Leitung stromabwärts des Mager-NOx- Katalysators 6 eingebaut. Die Ausgangssignale dieser Sensoren 20, 24 und 22, werden zu der ECU 10 geführt. Ebenso wird ein Signal einer Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs, in dem der Motor 2 eingebaut ist, sowie Signale einer Motor-Last und einer Motordrehzahl zur ECU 10 geführt.
Die ECU 10 ist aus einem Mikrocomputer aufgebaut, der eine Eingangs-Schnittstelle, eine Ausgangs-Schnittstelle, einen Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung von Analogsignalen in Digitalsignalen, einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und eine Zentral-Rechen-Einheit (CPU) zur Durchführung der Berechnungen aufweist. Der ROM speichert die Flußdiagramme und Zuordnungen der Fig. 1 - 5, und die Berechnungen werden in der CPU durchgeführt.
Fig. 1 stellt ein Programm zur Bestimmung eines Ausmaßes der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 dar und gibt Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators 6 an. Dieses Programm wird in Intervallen von vorbestimmten Zeitabständen begonnen, beispielsweise in Intervallen von fünfzig Millisekunden.
In Schritt 102 wird bestimmt, ob der Zündschalter eingeschaltet ist oder nicht. Falls der Zündschalter in einem OFF-Zustand ist, schreitet das Programm zu einem Rückkehr- Schritt vor, da es nicht notwendig ist, die Zersetzung des Katalysators zu bestimmen. Falls der Zündschalter in Schritt 102 in einem ON-Zustand ist, schreitet das Programm zu Schritt 104 vor, in dem eine Gesamt-Fahrstrecke S des Kraftfahrzeugs, indem der Motor 2 eingebaut ist, berechnet wird. Dann wird in Schritt 106 ein unterer Temperatur-Grenzwert T1 und ein oberer Temperatur-Grenzwert T2 eines Temperatur-Bereiches, in dem der Mager-NOx-Katalysator 6 mit einer großen NOx-Reinigungs-Rate arbeiten kann, unter Verwendung der Zuordnung von Fig. 2 in Übereinstimmung mit der Gesamt-Fahrstrecke S berechnet. Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, steigen die Werte von T1 und T2 in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Zersetzung des Mager-NOx- Katalysators an, dies bedeutet ein Ansteigen mit der Gesamt- Fahrstrecke S. T1 und T2, die in Fig. 7 gezeigt sind, entsprechen denen des Mager-NOx-Katalysators in einem Ausgangszustand. Wenn der Mager-NOx-Katalysator 7 zersetzt ist, ändert sich die Temperatur, bei der der Mager-NOx-Katalysator mit einer maximalen NOx-Reinigungs-Rate arbeitet zu einer Seite höherer Temperatur, von a zu b und von b zu c in Fig. 7. Dann schreitet das Programm zu Schritt 108 vor, in dem ein unterer Grenzwert TC eines Ziel-Abgas-Temperatur-Bereiches durch T1 und ein oberer Grenzwert TH des Ziel-Abgas-Temperatur-Bereiches durch T2 ersetzt wird.
Das Programm schreitet weiter zu Schritt 110 vor, in dem eine Ziel-Kohlenwasserstoff-Konzentration H1 auf der Basis der berechneten Gesamt-Fahrstrecke S unter Verwendung von Fig. 3 berechnet wird. Wenn die Gesamt-Fahrstrecke ansteigt, und das Ausmaß der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 ansteigt, sollte die Ziel-Menge der HC, die dem Mager-NOx-Katalysator 6 zugeführt wird, gesteigert werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, so daß die Radikale, die durch eine teilweise Oxidation von HC erzeugt werden, vermehrt werden, um eine Abnahme der NOx-Reinigungs-Rate des Mager-NOx-Katalysators 6 zu unterdrücken. Dann wird in Schritt 112 eine HC-Konzentration HT entsprechend der der Öffnungswinkel des HC-Steuer-Ventils 16 betätigt wird, durch das gesteigerte H1 ersetzt, und dann kehrt das Programm zurück.
Wenn die Daten TC, TH und HT in dem Programm von Fig. 1 berechnet worden sind, wird die Temperatur des Katalysators unter Verwendung des Programms von Fig. 4 gesteuert und das HC- Ausmaß wird unter Verwendung des Programms von Fig. 5 gesteigert. In diesem Zusammenhang ist das Programm von Fig. 4 nicht wesentlich für die erste Ausführungsvariante, aber das Programm von Fig. 5 ist wesentlich für die erste Ausführungsvariante.
In dem Programm von Fig. 4 wird im Schritt 202 die laufende Abgas-Temperatur TE (eine Ausgabe des Abgas- Temperatur-Sensors 20) eingegeben. Dann wird in Schritt 204 bestimmt, ob die Abgastemperatur TE kleiner ist als der untere Grenzwert TC des Ziel-Temperatur-Bereichs, der in Fig. 1 berechnet worden ist. Wenn TE kleiner ist als TC, ist es notwendig, die Abgas-Temperatur zu erhöhen, und das Programm schreitet zu Schritt 206 vor, in dem die Zirkulation des Motor- Kühlwassers zur Steuervorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur gestoppt wird. Wenn in Schritt 204 TE gleich oder größer ist als TC, schreitet das Programm zu Schritt 208 vor, in dem bestimmt wird, ob die laufende Abgastemperatur TE größer ist, als der obere Grenzwert TH des Ziel-Temperatur-Bereichs. Falls TE größer als TH ist, ist es notwendig die Abgastemperatur abzusenken, und das Programm schreitet zu Schritt 210 vor, in dem das Motor-Kühlwasser zu der Steuer-Vorrichtung 8 für die Abgas-Temperatur geleitet wird. Wenn TE gleich oder kleiner als TH ist, ist TE zwischen TC und TH und es besteht keine Notwendigkeit die Abgas-Temperatur zu steuern. Daher schreitet das Programm zu Schritt 212 vor, in dem der vorige Zustand aufrecht erhalten wird und dann kehrt das Programm zurück. Das Programm von Fig. 4, die Schritte 106 und 108 von Fig. 1 und die Zuordnung von Fig. 3 stellen Mittel zur der Veränderung der Temperatur des Katalysators (die der Abgas-Temperatur entspricht) zu einer angereicherten Seite dar, wenn der Mager- NOx-Katalysator 6 zersetzt ist.
Fig. 5 zeigt ein Programm zur Steigerung der Menge der HC. Dieses Programm wird in Intervallen von vorbestimmten Zeitabschnitten aufgerufen, beispielsweise in Intervallen von fünfzig Millisekunden. ln Schritt 302 wird eine Ansaugluft- Menge oder -Quantität Q eingegeben. Dann wird in Schritt 304 ein Ziel-Öffnungs-Grad VA des HC-Steuer-Ventils 16 auf der Basis der Ansaugluft-Menge Q und der berechneten Ziel-HC- Konzentration HT unter Verwendung einer vorbestimmten Zuordnung von Q über HT so berechnet, daß der Grad der Öffnung VA des HC- Steuer-Ventils 16 umso größer ist, je größer die HC- Konzentration HT ist. Darüber hinaus ist das Öffnungs-Ausmaß VA des HC-Steuer-Ventils 16 umso größer, je größer die Menge Q der Ansaugluft ist. Dann wird in Schritt 306 die Ausgabe VA zu dem Stellglied des HC-Steuer-Ventils 16 geschickt, so daß der Grad der Öffnung des HC-Steuer-Ventils 16 dem Grad der Öffnung VA angepaßt wird. Wenn in dieser Steuerung der Zufuhrmenge von HC der Mager-NOx-Katalysator 6 thermisch zersetzt ist, wird der HT-Wert in Schritt 112 von Fig. 1 groß gemacht und die Menge von HC, die dem Mager-NOx-Katalysator 6 zugeführt wird, wird durch das Programm von Fig. 5 gesteigert, so daß die Abnahme der NOx-Reinigungs-Rate des Mager-NOx-Katalysators 6 unterdrückt wird oder daß die NOx-Reinigungs-Rate gesteigert wird. Insbesonders wird auch dann, wenn die Reaktion von HC und NOx zufolge der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 vermindert ist, das Ausmaß von HC, das zu dem Mager-NOx- Katalysator 6 zugeführt wird, gesteigert, so daß die NOx- Reinigungs-Rate gesteigert wird, wie dies durch die unterbrochene Linie von Fig. 7 gezeigt ist. In diesem Zusammenhang bilden der Schritt 110 von Fig. 1, Fig. 3 und das Programm von Fig. 5 das Mittel zur Steigerung der Menge der HC.
Es wird nun der Betrieb in bezug auf die erste Ausführungsvariante erklärt.
Wenn es auf Basis der Gesamtfahrstrecke bestimmt wird, daß sich der Mager-NOx-Katalysator 6 zersetzt hat, wird die Menge der HC durch das Mittel zur Steigerung der Menge der HC in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Zersetzung des Mager-NOx- Katalysators 6 gesteigert. Je mehr zersetzt der Katalysator 6 ist, je geringer die NOx-Reinigungs-Rate des Katalysators 6 ist und je größer die Menge der HC ist, die zum Katalysator 6 zugeführt wird, desto größer ist die NOx-Reinigungs-Rate des Katalysators 6. Auch dann, wenn sich die NOx-Reinigungs- Kennlinie von a nach b und von b nach c in Fig. 7 verschiebt, wird daher die Kennlinie angehoben, wie dies durch eine durchbrochene Linie in Fig. 7 gezeigt ist, indem die Menge der HC, die zum Katalysator 6 zugeführt wird, gesteigert wird.
Falls weiters die Temperatur des Katalysators zu einer höheren Seite hin verändert wird, wobei das Programm von Fig. 4 zusammen mit der oben beschriebenen Steigerung der Menge der HC verwendet wird, wird die NOx-Reinigungs-Rate des Mager-NOx- Katalysators 6 weiter gesteigert. Insbesonders wird auch dann, wenn sich der Mager-NOx-Katalysator zersetzt hat, was von einer Verschiebung der Temperatur der Spitze der NOx-Reinigungs-Rate zu einer Seite höherer Temperatur hin begleitet wird, die Temperatur des Katalysators ebenfalls zur höheren Seite hin verändert, entsprechend dem Ausmaß der Zersetzung des Katalysators 6, so daß der Mager-NOx-Katalysator 6 stets bei oder in der Nähe der Temperatur der Spitze der NOx-Reinigungs- Rate betrieben wird, und die Fähigkeit des Mager-NOx- Katalysators 6 zur Reinigung von NOx kann auf einen langen Zeitraum erstreckt werden.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSVARIANTE

Die zweite Ausführungsvariante unterscheidet sich von der ersten Ausführungsvariante in bezug auf das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6. Darüber hinaus umfaßt in der zweiten Ausführungsvariante das Mittel zur Veränderung der Temperatur des Katalysators Mittel zur Veränderung einer Temperatur des Katalysators unter Verwendung einer Steuerung des Zündzeitpunktes. Da der Aufbau der anderen Abschnitte und die Funktion der anderen Abschnitte gleich denen der ersten Ausführungsvariante sind, werden in der Folge nur die Teile erklärt werden, die unterschiedlich von denen der ersten Ausführungsvariante sind.
Fig. 8 zeigt ein Programm zur Untersuchung und zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6. Dieses Programm wird in Intervallen von vorbestimmten Zeitabschnitten aufgerufen, beispielsweise in Intervallen von fünfzig Millisekunden. In Schritt 402 wird bestimmt, ob die Gesamtfahrstrecke einen vorbestimmten Wert S, beispielsweise 2000 km, übersteigt oder nicht. Wenn die Gesamtfahrstrecke kleiner ist als der vorbestimmte Wert S, kann angenommen werden, daß sich der Katalysator noch nicht zersetzt hat, und das Programm schreitet zu 404 und den folgenden Schritten vor, in denen die laufende Ausgabe des NOx-Sensors untersucht und gespeichert wird. Wenn die Gesamtfahrstrecke den vorbestimmten Wert S übersteigt, wird angenommen, daß sich der Katalysator zersetzt hat, und das Programm schreitet zu Schritt 414 und den folgenden Schritten vor, in denen das Ausmaß der Zersetzung des Katalysators 6 durch eine Differenz zwischen der laufenden Ausgabe des NOx-Sensors und dem gespeicherten Wert berechnet wird. Dann wird die Menge der HC entsprechend dem Ausmaß der Zersetzung des Katalysators 6 gesteigert.
Insbesonders wird in Schritt 404 bestimmt, ob eine Untersuchungs-Bedingung der Zersetzung des Katalysators erfüllt ist oder nicht, beispielsweise, ob der laufende Betriebszustand des Motors ein Warmlauf-Zustand oder ein normaler Fahrzustand ist. Falls der laufende Zustand nicht die Untersuchungsbedingung der Zersetzung des Katalysators erfüllt, kehrt das Porgramm zurück, und falls der laufende Zustand die Untersuchungsbedingung erfüllt, schreitet das Programm zu Schritt 406 vor. In Schritt 406 werden die laufenden Betriebszustände eingegeben, beispielsweise die laufende Motor- Last Q/N und die laufende Motordrehzahl NE. Dann wird in Schritt 408 die gespeicherte Ausgabe des NOx-Sensors Gi entsprechend den laufenden Betriebszuständen des Motors unter Verwendung der Zuordnung der Motor-Last über der Motordrehzahl von Fig. 9 gefunden. Dann wird in Schritt 410 die gespeicherte Ausgabe Gi des NOx-Sensors durch die laufende Ausgabe N des NOx-Sensors 22 unter Verwendung der Gleichung (N + 9 *Gi)/10 allmählich verändert, und dieser veränderte Wert wird als Gi im RAM der ECU 10 gespeichert. Dann wird in Schritt 412 ein Temperatur-Änderungs-Faktor K, der in einem Programm von Fig. 12 verwendet werden wird, auf 0 gesetzt, und eine HC- Konzentration HT, die im Programm von Fig. 5 verwendet wird, wird auf eine Basis-HC-Konzentration H10 gesetzt, die in Fig. 11 erhalten werden wird.
Das Programm schreitet dann vom Schritt 402 zum Schritt 414 vor. In Schritt 414 wird eine Unterscheidung getroffen, ob eine Bedingung zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators erfüllt ist oder nicht, beispielsweise, ob der laufende Betriebszustand des Motors ein Warmlauf-Zustand ist oder ein normaler Fahrzustand. Falls der laufende Zustand die Bedingung zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators nicht erfüllt, kehrt das Programm zurück, und falls der laufende Zustand die Bedingung zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators erfüllt, schreitet das Programm zu Schritt 416 vor. In Schritt 416 werden die laufende Motor-Last Q/N und die laufende Motordrehzahl NE eingegeben. Dann wird in Schritt 418 der Gi- Wert entsprechend dem Betriebszustand des Motors aus den untersuchten und gespeicherten Gi-Werten eingelesen. Dann wird in Schritt 420 aus der laufenden Ausgabe N des NOx-Sensors (nach der Zersetzung des Katalysators) und dem eingelesenen Gi- Wert (vor der Zersetzung des Katalysators) ein Ausmaß D der Abnahme der NOx-Reinigungs-Rate unter Verwendung der Gleichung D = N - Gi berechnet. Die oben beschriebenen Schritte 402 - 420 und Fig. 9 bilden das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 der zweiten Ausführungsvariante.
Dann wird in Schritt 422 ein Katalysator-Temperatur- Modifikations-Faktor K aus dem Ausmaß D der Abnahme der NOx- Reinigungs-Rate unter Verwendung einer Zuordnung von K über D von Fig. 10 bestimmt. Wie dies in Fig. 10 gezeigt ist, ist der Faktor K umso größer, je größer der Wert D ist. Dann wird in Schritt 424 eine Ziel-HC-Konzentration H1 unter Verwendung der Zuordnung von H1 über D von Fig. 11 berechnet. In Fig. 11 ist die Ziel-Konzentration H1 umso größer, je größer der Wert D ist. Der Ausgangs-Wert von H1 ist H10. Dann schreitet das Programm zu Schritt 426 vor, in dem HT durch den berechneten Wert H1 ersetzt wird, und dann kehrt das Programm zurück. Die oben beschriebenen Schritte 424 und 426 und die Fig. 11 und 5 stellen das Mittel zur Steigerung der Menge der HC dar, die in der zweiten Ausführungsvariante dem Mager-NOx-Katalysator 6 zugeführt werden.
Fig. 12 stellt ein Programm zur Steuerung des Zündzeitpunktes dar, um die Temperatur des Katalysators in der zweiten Ausführungsvariante zu verändern. Da ein Zusammenhang zwischen dem Zündzeitpunkt und der Abgastemperatur besteht, wie er in Fig. 13 dargestellt ist, wird die Temperatur des Katalysators in der zweiten Ausführungsvariante durch den Zündzeitpunkt gesteuert.
Das Programm von Fig. 12 wird in Intervallen von vorbestimmten Kurbelwinkeln, beispielsweise in Intervallen von 30º Kurbelwinkel, aufgerufen. In Schritt 502 wird ein Basis- Zündzeitpunkt θBASE aus der laufenden Motor-Last Q/N und der laufenden Motordrehzahl NE berechnet. Dann wird in Schritt 504 eine Vorverstellung θA des Zündzeitpunktes aus der Gleichung θA = K * MN berechnet, wobei MN eine Konstante ist und K ein Katalysator-Temperatur-Modifikations-Faktor ist, der im Programm von Fig. 8 berechnet worden ist. Dann wird in den Schritten 506 und 508 der Wert θA auf einen Wert beschränkt, der gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert alpha ist. Dann schreitet das Programm zu Schritt 510 vor, in dem ein Ziel-Zündzeitpunkt θ unter Verwendung der Gleichung θ = θ BASE + θA berechnet wird. Dann wird in Schritt 512 die Einstellung des Zündzeitpunktes θ durchgeführt, und das Programm kehrt zurück. In diesem Zusammenhang ist dann, wenn der Wert K groß ist, der Wert θ auch groß, so daß die Abgastemperatur und die Temperatur des Katalysators groß sind. Der oben beschriebenen Schritt 422 von Fig. 8, die Zuordnung von Fig. 10 und das Programm von Fig. 12 stellen das Mittel zur Veränderung der Temperatur des Katalysators zu einer höheren Seite hin dar, wenn der Mager-NOx-Katalysator 6 in der zweiten Ausführungsvariante zersetzt ist.

DRITTE AUSFÜHRUNGSVARIANTE

Die dritte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der ersten Ausführungsvariante nur in den Mitteln zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6. Da der Aufbau der anderen Abschnitte und die Funktion der anderen Abschnitte gleich denen der ersten Ausführungsvariante ist, werden in der Folge nur die Abschnitte erklärt werden, die unterschiedlich von denen der ersten Ausführungsvariante sind.
Fig. 14 stellt ein Programm zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 dar. Dieses Programm wird in Intervallen von vorbestimmten Zeitabschnitten aufgerufen, beispielsweise in Intervallen von fünfzig Millisekunden. In Schritt 602 wird eine Unterscheidung getroffen, ob der laufende Motor-Betriebs-Zustand in einem Zustand zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators, beispielsweise in einem Warmlauf- Zustand oder in einem normalen Fahrzustand ist oder nicht. Falls der laufende Zustand nicht in dem Zustand zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators ist, kehrt das Programm zurück. Falls der laufende Zustand in einem Zustand zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators ist, schreitet das Programm zur Schritt 604 vor, in dem die laufende Motor-Last Q/N und die laufende Motordrehzahl NE eingegeben werden. Dann wird in Schritt 606 eine vorbestimmte Referenz-Temperatur-Differenz (delta Ti) zwischen dem einströmenden Gas und dem ausströmenden Gas des Mager-NOx-Katalysators 6, die den Zuständen der Motor- Last und der Motordrehzahl entspricht, aus einer Zuordnung von Fig. 15 eingelesen.
Dann wird in Schritt 608 die Differenz zwischen der laufenden Temperatur t1 des einströmenden Gases (Ausgabe des Temperatur-Sensors 24) und der laufenden Temperatur t2 des ausströmenden Gases (Ausgabe des Temperatur-Sensors 20) des Mager-NOx-Katalysators 6 unter Verwendung der Gleichung delta t = t2 - t1 berechnet. Dann wird in Schritt 610 eine Katalysator- Zersetzungs-Funktion D als eine Differenz zwischen der laufenden Temperaturdifferenz delta t und der Referenz- Temperatur-Differenz delta Ti unter Verwendung der Gleichung D = delta Ti - delta t berechnet. Dann wird in Schritt 612 ein Ausmaß DR der Zersetzung des Katalysators unter Verwendung einer Zuordnung von DR über D von Fig. 16 berechnet. In diesem Zusammenhang stellen die Schritte 604 bis 612 und Fig. 16 das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 in der dritten Ausführungsvariante dar.
Dann wird in Schritt 614 ein unterer Grenzwert T1 und ein oberer Grenzwert T2 eines Ziel-Temperatur-Bereiches für den Katalysator 6 auf der Basis des Ausmaßes DR der Zersetzung des Katalysators unter Verwendung einer Zuordnung des Ziel- Temperatur-Bereiches über dem Ausmaß der Zersetzung des Katalysators von Fig. 17 berechnet. ln Fig. 17 besteht ein Zusammenhang zwischen den Temperaturen T1 und T2 und dem Ausmaß DR der Zersetzung, so daß die Temperaturen T1 und T2 umso größer sind, je größer der Wert DR ist. Dann wird in Schritt 616 ein unterer Grenzwert des Ziel-Temperatur-Bereiches TC durch das berechnete T1 und der obere Grenzwert des Bereichs TH durch T2 ersetzt. Die Steuerung der Temperatur des Katalysators wird entsprechend dem Programm von Fig. 4, das bereits besprochen worden ist, durchgeführt. Dann schreitet das Programm zu Schritt 618 vor, in dem eine Ziel-HC-Konzentration H1 unter Verwendung der Zuordnung von H1 über DR von Fig. 18 berechnet wird. In Fig. 18 besteht ein Zusammenhang zwischen der Ziel-HC-Konzentration H1 und dem Ausmaß DR der Zersetzung, so daß die HC-Konzentration H1 umso größer ist, je größer DR ist. In Schritt 620 wird die Ziel-HC-Konzentration KT durch das berechnete H1 ersetzt. Die Steuerung der Menge der HC wird durchgeführt, indem das Programm von Fig. 5 verwendet wird, das bereits besprochen worden ist. In diesem Zusammenhang stellen die Schritte 618 und 620 und die Fig. 18 das Mittel zur Steigerung der Menge von Kohlenwasserstoffen dar, die in der dritten Ausführungsvariante zum Mager-NOx-Katalysator 6 geführt werden. Weiters stellen die Schritte 614 und 616 und Fig. 17 das Mittel zur Steigerung der Temperatur des Katalysators dar, wenn sich der Katalysator in der dritten Ausführungsvariante zersetzt hat.

VIERTE AUSFÜHRUNGSVARIANTE

Ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung einer vierten Ausführungsvariante ist in den Fig. 1 - 7 dargestellt. Das System entsprechend der vierten Ausführungsvariante besitzt den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie das System zur Reinigung von Abgasen der ersten Ausführungsvariante, mit der Ausnahme, daß das Mittel zur Änderung einer Temperatur des Katalysators zu einer Seite höherer Temperatur hin in der vierten Ausführungsvariante wesentlich ist, während ein solches Mittel in der ersten Ausführungsvariante nicht unbedingt notwendig war. Im Gegensatz dazu war das Mittel zur Steigerung der Menge der Kohlenwasserstoffe, die zum Katalysator 6 geführt werden, in der ersten Ausführungsvariante wesentlich, während ein solches Mittel in der vierten Ausführungsvariante nicht unbedingt notwendig ist. Darüber iiinaus bestimmt in der vierten Ausführungsvariante das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 die Zersetzung des Katalysators 6 auf Basis einer Gesamtfahrstrecke eines Kraftfahrzeugs, in den der Motor 2 eingebaut ist, wie in der ersten Ausführungsvariante.
Zufolge dieses Aufbaus wird in der vierten Ausführungsvariante die Temperatur des Katalysators zu einer Seite höherer Temperatur hin verschoben, wenn das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 bestimmt, daß sich der Katalysator 6 zersetzt hat. Als ein Ergebnis kann die maximale NOx-Reinigungs-Rate des Katalysators 6 auch noch dann verwendet werden, nachdem sich der Katalysator zersetzt hat, so daß eine Abnahme der NOx-Reinigungs-Rate des Mager-NOx-Katalysators 6 unterdrückt wird.

FÜNFTE AUSFÜHRUNGSVARIANTE

Ein System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung einer fünften Ausführungsvariante ist den Fig. 6 und 8 - 13 dargestellt. Das System entsprechend der fünften Ausführungsvariante hat den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie das System zur Reinigung von Abgasen der zweiten Ausführungsvariante, mit der Ausnahme, daß das Mittel zur Änderung einer Temperatur des Katalysators zu einer Seite höherer Temperatur hin in der fünften Ausführungsvariante wesentlich ist, während ein solches Mittel in der zweiten Ausführungsvariante nicht unbedingt notwendig war. Im Gegensatz dazu war das Mittel zur Steigerung der Menge von Kohlenwasserstoffen, die dem Katalysator 6 zugeführt werden, in der zweiten Ausführungsvariante wesentlich, während ein solches Mittel in der fünften Ausführungsvariante nicht unbedingt notwendig ist. Darüber hinaus untersucht und bestimmt in der fünften Ausführungsvariante das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 die Zersetzung des Katalysators 6 auf Basis einer Gesamtfahrstrecke eines Kraftfahrzeuges, in das der Motor 2 eingebaut ist, wie in der zweiten Ausführungsvariante.
Zufolge dieses Aufbaus wird in der fünften Ausführungsvariante die Temperatur des Katalysators zu einer Seite höherer Temperatur hin verschoben, wenn das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysators 6 bestimmt, daß sich der Katalysator 6 versetzt hat. Als ein Ergebnis kann die maximale NOx-Reinigungs-Rate des Katalysators 6 auch dann verwendet werden, nachdem sich der Katalysator 6 zersetzt hat, so daß die Abnahme der NOx-Reinigungs-Rate des Mager-NOx-Katalysators 6 unterdrückt wird.

SECHSTE AUSFÜHRUNGSVARIANTE

Eine System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsvariante ist in den Fig. 19 und 20 dargestellt. Die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung 2, die Abgasleitung 4, der Mager-NOx-Katalysator 6, der Temperatur-Sensor 24 für das einströmende Gas und der Temperatur-Sensor 20 für das ausströmende Gas, die in der Fig. 6 dargestellt sind, sind auf diese sechste Ausführungsvariante anwendbar. Darüber hinaus sind ein Kühlwasser-Temperatur-Sensor 32 und ein Schalldämpfer 30 vorgesehen.
Wie dies in Fig. 20 dargestellt ist, umfaßt in der sechsten Ausführungsvariante eine Steuer-Vorrichtung für die Temperatur des Katalysators eine Luftpumpe 34, die vom Motor 2 angetrieben wird, eine Luft-Düse 26 zum Ausblasen von Luft von der Luftpumpe 34 gegen ein Behältergehäuse, das den Mager-NOx- Katalysator 6 aufnimmt, sowie ein Steuer-Ventil 28, das in einer Luft-Leitung eingebaut ist, die die Luftpumpe 34 und die Luft-Düse 26 verbindet. Die Menge der Luft, die von der Luft- Düse 26 ausgeblasen wird, wird durch das Luft-Steuer-Ventil 28 gesteuert, das von der ECU 10 gesteuert wird.
Ein Programm (Fig. 19) zur Steuerung der Menge der Kühlluft ist im ROM der ECU 10 gespeichert, und das Programm wird in der CPU der ECU 10 durchgeführt. Dieses Programm von Fig. 19 wird in Intervallen von vorbestimmten Zeitabständen aufgerufen, beispielsweise in Intervallen von fünfzig Millisekunden. In Schritt 702 wird die Ausgabe des Kühlwasser- Temperatur-Sensors 32 eingegeben, und es wird auf Basis der Kühlwasser-Temperatur bestimmt, ob der Motor aufgewärmt ist oder nicht. Wenn beispielsweise die Kühlwasser-Temperatur gleich oder niedriger als 90ºC ist, wird bestimmt, daß sich der Betriebszustand des Motors in einem Warmlauf-Zustand befindet. Wenn in Schritt 702 bestimmt wird, daß sich der Motor in einem Warmlauf-Zustand befindet, schreitet das Programm zu Schritt 710 vor, um das Luft-Steuer-Ventil 28 zu schließen, um das Ausblasen von Luft zu beenden, da der Mager-NOx-Katalysator in einem solchen Zustand schnell erwärmt werden sollte.
Wenn in Schritt 702 bestimmt wird, daß der Motor die Aufwärmphase beendet hat, schreitet das Programm zu Schritt 704 vor, in dem die Entscheidung getroffen wird, ob der laufende Betriebszustand des Motors in einem Zustand ist, in dem die Kühlung des Motors zulässig ist oder nicht. Falls beispielsweise der laufende Betriebszustand des Motors nicht in einem Leerlauf zustand ist, kann der Betriebszustand des Motors als Zustand angesehen werden, in dem eine Kühlung des Motors zulässig ist, und das Programm schreitet zu Schritt 710 vor, in dem das Steuer-Ventil 28 geschlossen wird. Falls im Gegensatz dazu der laufende Betriebszustand des Motors in Schritt 704 in einem Zustand ist, in dem eine Kühlung des Motors zulässig ist, schreitet das Programm zu Schritt 706 vor.
In Schritt 706 wird eine Differenz zwischen der Ausgabe TI des Temperatur-Sensors 24 für das einströmende Gas und der Ausgabe TE des Temperatur-Sensors 20 für das ausströmende Gas berechnet, und es wird bestimmt, ob die Temperaturdifferenz größer ist als ein vorbestimmter Wert TA oder nicht. Wenn die Temperaturdifferenz gleich oder kleiner ist als TA, wird angenommen, daß sich der Mager-NOx-Katalysator 6 zersetzt hat. In diesem Zusammenhang stellt der Schritt 706 von Fig. 19 das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Mager-NOx-Katalysator 6 der sechsten Ausführungsvariante dar.
Wenn es in Schritt 706 bestimmt wird, daß sich der Mager- NOx-Katalysator 6 zersetzt hat, schreitet das Programm zu Schritt 710 vor, in dem das Luft-Steuer-Ventil 28 geschlossen wird, so daß die Kühlung des Katalysators 6 gestoppt wird, und die Temperatur des Katalysators wird zu einer höheren Seite hin verändert. In diesem Zusammenhang stellt der Schritt 710 von Fig. 19 in der sechsten Ausführungsvariante Mittel zur Veränderung einer Temperatur des Katalysators zu einer höheren Seite hin dar. Wenn es in Schritt 706 bestimmt wird, daß sich der Mager-NOx-Katalysator 6 noch nicht zersetzt hat, schreitet das Programm zu Schritt 708 vor, in dem das Luft-Steuer-Ventil 28 geöffnet wird, so daß der Katalysator 6 gekühlt wird. Die anderen Strukturen und die Funktion der sechsten Ausführungsvariante sind gleich denen der ersten Ausführungsvariante der Erfindung.
In Übereinstimmung mit jeder Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn durch das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators bestimmt wird, daß sich der Katalysator 6 zersetzt hat, entweder die Menge von HC, die dem Katalysator 6 zugeführt wird, durch das Mittel zur Steigerung der Menge der HC gesteigert oder es wird die Temperatur des Katalysators durch das Mittel zur Veränderung der Temperatur des Katalysators so zu einer höheren Seite hin verändert, so daß in jedem Fall die NOx-Reinigungs-Rate des Katalysators 6 groß gehalten werden kann, auch, nachdem sich der Katalysator 6 zersetzt hat.

Claims

1. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, umfassend:

eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung (2), die dazu geeignet ist, Kraftstoff bei mageren Kraftstoff-Luft- Verhältnissen zu verbrennen und die eine Abgasleitung (4) aufweist;

einen Katalysator (6), der in der Abgasleitung (4) des Motors (2) angeordnet ist und der aus Zeolit aufgebaut ist, wobei der Katalysator mindestens ein Metall trägt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Übergangsmetallen und den Edelmetallen besteht, um Stickoxide, die in dem Abgas des Motors (2) enthalten sind, unter Bedingungen von oxydierendem Gas und in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen zu reduzieren;

ein Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6); und

ein Mittel zur Steigerung der Menge der Kohlenwasserstoffe, die dem Katalysator (6) zugeführt werden, wenn das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators bestimmt, daß sich der Katalysator (6) zersetzt hat.

2. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, weiters umfassend eine Steuer-Vorrichtung (8) für die Temperatur des Abgases, die in einem Abschnitt der Abgasleitung (4) stromaufwärts des Katalysators (6) angeordnet ist.

3. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, weiters umfassend eine Vorrichtung zur Zufuhr von Kohlenwasserstoffen, die eine Kohlenwasserstoff-Quelle (12), einen Kohlenwasserstoff-Zufuhr-Anschluß (14) zum Einführen der Kohlenwasserstoffe von der Kohlenwasserstoff-Quelle (14) in einen Abschnitt der Abgasleitung (4) stromaufwärts des Katalysators (6) und ein Steuer-Ventil (16) umfaßt, das in einer Leitung vorgesehen ist, die die Kohlenwasserstoff-Quelle (12) und die Kohlenwasserstoff-Zufuhr-Öffnung (14) miteinander verbindet, um die Menge der Kohlenwasserstoffe zu steuern, die in die Abgasleitung (4) geführt werden.

4. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, weiters umfassend:

einen ersten Temperatur-Sensor (24) für das Abgas, der in einem Abschnitt der Abgasleitung (4) stromaufwärts des Katalysators (6) angeordnet ist;

einen zweiten Temperatur-Sensor (20) für das Abgas, der in einem Abschnitt der Abgasleitung (4) stromabwärts des Katalysators (6) angeordnet ist; und

einen NOx-Sensor (22), der in einem Abschnitt der Abgasleitung (4) stromabwärts des Katalysators (6) angeordnet ist.

5. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators ein Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6) auf Basis einer Gesamtfahrstrecke eines Kraftfahrzeuges umfaßt, in dem der Motor (2) eingebaut ist.

6. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 5, wobei das Mittel zur Steigerung der Menge der Kohlenwasserstoffe ein Mittel zur Berechnung einer Ziel-Menge von Kohlenwasserstoffen, die dem Katalysator (6) zugeführt werden, umfaßt, so daß die Ziel-Menge der Kohlenwasserstoffe, die dem Katalysator (6) zuzuführen ist, umso größer ist, je größer die Gesamtfahrstrecke ist.

7. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 5, weiters umfassend: ein Mittel zur Veränderung der Temperatur des Katalysators, um einen oberen und einen unteren Grenzwert eines Ziel-Katalysator-Temperatur-Bereiches so zu berechnen, daß der obere und der untere Grenzwert des Ziel-Katalysator- Temperatur-Bereiches umso größer wird, je mehr sich der Katalysator (6) zersetzt hat.

8. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6) Mittel zur Abänderung eines Referenz-NOx-Wertes durch eine laufend erfaßte NOx-Menge und zum Speichern des abgeänderten Referenz-NOx-Wertes umfaßt, bis die Gesamtfahrstrecke eines Kraftfahrzeugs, in das der Motor eingebaut ist, letztlich einen vorbestimmten Wert erreicht, sowie Mittel zur Berechnung einer NOx-Wert-Differenz zwischen einer laufend erfaßten NOx-Menge und dem gespeicherten Referenz-NOx-Wert, um ein Ausmaß der Zersetzung des Katalysators (6) auf Basis der NOx-Wert- Differenz zu bestimmen.

9. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 8, wobei das Mittel zur Steigerung der Menge der Kohlenwasserstoffe, die dem Katalysator (6) zugeführt werden, ein Mittel zur Berechnung einer Ziel-Kohlenwasserstoff- Konzentration auf der Basis der berechneten NOx-Wert-Differenz aufweist, so daß die Ziel-Kohlenwasserstoff-Konzentration umso höher ist, je größer die berechnete NOx-Wert-Differenz ist.

10. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 8, weiters umfassend: ein Mittel zur Berechnung eines Katalysator- Temperatur-Modifikations-Faktors auf der Basis der berechneten NOx-Wert-Differenz, so daß der Katalysator-Temperatur- Modifikations-Faktor umso größer ist, je größer die berechnete NOx-Wert-Differenz ist; sowie ein Mittel zur Steuerung einer Ziel-Abgas-Temperatur auf der Basis des berechneten Katalysator-Temperatur-Modifikations-Faktors, so daß die Ziel- Abgas-Temperatur umso höher ist, je größer der berechnete Katalysator-Temperatur-Modifikations-Faktor ist.

11. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6) ein Mittel zur Berechnung einer Referenz-Temperatur- Differenz zwischen dem einströmenden Gas und dem ausströmenden Gas des Katalysators (6) in einem nicht zersetzten Zustand aus einer Zuordnung einer Motor-Last über der Motordrehzahl, sowie zum Erfassen einer laufenden Temperatur-Differenz zwischen dem einströmenden Gas und dem ausströmenden Gas des Katalysators (6) und zum Berechnen des Ausmaßes der Zersetzung des Katalysators (6) auf der Basis einer Differenz zwischen der erfaßten laufenden Temperatur-Differenz und der Referenz- Temperatur-Differenz umfaßt.

12. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 11, wobei das Mittel zum Steigern der Menge der Kohlenwasserstoffe, die dem Katalysator (6) zugeführt werden, ein Mittel zur Berechnung einer Ziel-Kohlenwasserstoff-Konzentration auf Basis des berechneten Ausmaßes der Zersetzung des Katalysators (6) umfaßt, so daß die Ziel-Kohlenwasserstoff-Konzentration umso größer ist, je größer das berechnete Ausmaß der Zersetzung des Katalysators (6) ist.

13. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 11, weiters umfassend: ein Mittel zur Veränderung der Temperatur des Katalysators, um einen oberen und einen unteren Grenzwert eines Ziel-Katalysator-Temperatur-Bereiches auf der Basis des berechneten Ausmaßes der Zersetzung des Katalysators (6) zu berechnen, so daß der obere und der untere Grenzwert des Ziel- Katalysator-Temperatur-Bereiches umso größer sind, je größer das berechnete Ausmaß der Zersetzung des Katalysators (6) ist.

14. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, umfassend:

ein Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6); und

ein Mittel zur Veränderung einer Temperatur des Katalysators zu einer höheren Seite hin, wenn das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators bestimmt, daß sich der Katalysator (6) zersetzt hat.

15. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 14, weiters umfassend eine Steuer-Vorrichtung (8) für die Temperatur des Abgases, die in einem Abschnitt der Abgasleitung (4) stromaufwärts des Katalysators (6) angeordnet ist.

16. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 14, weiters umfassend eine Vorrichtung zur Zufuhr von Kohlenwasserstoffen, die eine Kohlenwasserstoff-Quelle (12), einen Kohlenwasserstoff-Zufuhr-Anschluß (14) zum Einführen der Kohlenwasserstoffe von der Kohlenwasserstoff-Quelle (14) in einen Abschnitt der Abgasleitung (4) stromaufwärts des Katalysators (6) und ein Steuer-Ventil (16) umfaßt, das in einer Leitung vorgesehen ist, die die Kohlenwasserstoff-Quelle (12) und die Kohlenwasserstoff-Zufuhr-Öffnung (14) miteinander verbindet, um die Menge der Kohlenwasserstoffe zu steuern, die in die Abgasleitung (4) geführt werden.

17. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 14, weiters umfassend:

18. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 14, wobei das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators ein Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6) auf Basis einer Gesamtfahrstrecke eines Kraftfahrzeuges umfaßt, in dem der Motor (2) eingebaut ist.

19. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 14, wobei das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6) Mittel zur Abänderung eines Referenz-NOx-Wertes durch eine laufend erfaßte NOx-Menge und zum Speichern des abgeänderten Referenz-NOx-Wertes umfaßt, bis die Gesamtfahrstrecke eines Kraftfahrzeugs, in das der Motor eingebaut ist, letztlich einen vorbestimmten Wert erreicht, sowie Mittel zur Berechnung einer NOx-Wert-Differenz zwischen einer laufend erfaßten NOx-Menge und dem gespeicherten Referenz-NOx-Wert, um ein Ausmaß der Zersetzung des Katalysators (6) auf Basis der NOx-Wert- Differenz zu bestimmen.

20. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 14, wobei die Steuervorrichtung für die Abgas-Temperatur eine Luftpumpe (34), eine Luft-Düse (26) zum Ausblasen von Luft von der Luftpumpe (34) zu einem Behälter-Gehäuse, das den Katalysator (6) in seinem Inneren aufnimmt, sowie ein Steuer- Ventil (28) umfaßt, das in einer Luft-Leitung vorgesehen ist, die die Luftpumpe (34) und die Luft-Düse (26) miteinander verbindet.

21. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 20, wobei das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6) ein Mittel umfaßt, das bestimmt, daß sich der Katalysator (6) zersetzt hat, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen dem einströmenden Gas und dem aus strömenden Gas des Katalysators (6) einen vorbestimmten Wert übersteigt.

22. System zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 21, wobei das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators (6) ein Mittel zum Schließen des Steuer-Ventils (28) umfaßt, wenn das Mittel zur Bestimmung der Zersetzung des Katalysators bestimmt, daß sich der Katalysator (6) zersetzt hat.