DE69636436T2 - Abgasemissionsregelungsvorrichtung für brennkraftmaschinen - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 4-365920 offenbart eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases einer Brennkraftmaschine, die eine Vielzahl von Zylindern hat, die in erste und zweite Zylindergruppen geteilt sind, wobei die Vorrichtung einen NH3-Synthesekatalysator, der in einem ersten Auslassdurchlass angeordnet ist, der an der ersten Zylindergruppe angeschlossen ist, wobei der NH3-Synthesekatalysator aus Stickoxid NOx in dem einströmenden Abgas Ammoniak NH3 synthetisiert, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett ist, sowie einen Zusammenführungsauslassdurchlass aufweist, der den ersten Durchlass stromabwärts des NH3-Synthesekatalysators und einen an der zweiten Zylindergruppe angeschlossenen zweiten Auslassdurchlass zusammenführt, wobei die erste Zylindergruppe einen Fettbetrieb durchführt, um NH3 zu dem Zusammenführungsdurchlass zuzuführen, um dadurch NOx in dem von der zweiten Zylindergruppe, die einen Magerbetrieb durchführt, ausgelassenen Abgas unter Verwendung des NH3 zu reduzieren. Während in der Vorrichtung die Rate des Kraftstoffverbrauchs der Kraftmaschine so niedrig wie möglich gemacht ist, indem die Anzahl von die zweite Zylindergruppe bildenden Zylindern erhöht wird, wird das durch die zweite Zylindergruppe erzeugte NOx durch NH3 gereinigt, sodass die Menge des in die Umgebungsluft ausgelassenen NOx so stark wie möglich reduziert wird.
  • Der vorstehend beschriebene NH3-Synthesekatalysator kann aus einem Dreiwegekatalysator bestehen, der ein Edelmetall, etwa Palladium Pd, Platin Pt oder Rhodium Rh aufweist. Wenn der NH3-Synthesekatalysator jedoch aus dem vorstehend erwähnten Dreiwegekatalysator besteht, wird die katalytische Aktivität des NH3-Synthesekatalysators relativ leicht verloren, falls das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NH3-Synthesekatalysator strömenden Abgases für eine lange Zeitspanne fett gehalten wird, das heißt, falls der NH3-Synthesekatalysator mit dem Abgas, das ein fettes Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat, in Kontakt gehalten wird. Als ein Ergebnis kann NH3 nicht auf hervorragende Weise synthetisiert werden und daher kann NOx nicht auf hervorragende Weise gereinigt werden.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases zu schaffen, die in der Lage ist, eine hervorragende katalytische Aktivität des NH3-Synthesekatalysators beizubehalten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Gesamtansicht der Brennkraftmaschine;
  • 2 ist ein Schaubild, das die Charakteristiken eines Dreiwegekatalysators zeigt;
  • 3 ist ein Schaubild, das die Charakteristiken eines Abgasreinigungskatalysators zeigt;
  • 4 ist eine schematische Illustration, die ein Konzept des grundlegenden Abgasreinigungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5A und 5B sind Schaubilder, die eine Menge von von der ersten Zylindergruppe pro Zeiteinheit ausgelassenem HC zeigt;
  • 6 ist ein Zeitschaubild, das die Änderungen in einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erläutert;
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm zum Ausführen der Betriebssteuerung;
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm zum Berechnen der Kraftstoffeinspritzzeit;
  • 9A und 9B sind Schaubilder, die eine Menge von pro Zeiteinheit von der zweiten Zylindergruppe ausgelassenem NOx zeigen;
  • 10A und 10B sind Schaubilder, die eine Menge von von einem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator pro Zeiteinheit freigegebenem NOx zeigen;
  • 11 ist ein Schaubild, das eine Temperatur des zu dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator strömenden Abgases zeigt; und
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm zum Ausführen der Betriebssteuerung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Stickoxide NOx können im Allgemeinen Stickmonoxid NO, Stickstoffdioxid NO2, Distickstoff-Tetraoxid N2O4, Distickstoff-Monoxid N2O usw. beinhalten. Während die folgenden Erläuterungen unter Bezugnahme auf NOx hauptsächlich als Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO2 gegeben werden, kann eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung auch andere Stickoxide reinigen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 hat ein Kraftmaschinenkörper 1 für ein Automobil vier Zylinder, das heißt, einen ersten Zylinder #1, einen zweiten Zylinder #2, einen dritten Zylinder #3 und einen vierten Zylinder #4. Jeder der Zylinder #1 bis #4 ist an einem gemeinsamen Zwischenbehälter 3 über eine entsprechende Einlassabzweigung 2 angeschlossen und der Zwischenbehälter 3 ist an einem Luftreiniger (nicht gezeigt) über eine Einlassleitung 4 angeschlossen. In jeder Einlassabzweigung 2 ist ein Kraftstoffinjektor 5 angeordnet, um Kraftstoff zu dem entsprechenden Zylinder zu speisen. In der Einlassleitung 4 ist ein Drosselventil 6 angeordnet, dessen Öffnung größer wird, wenn der Niederdrückbetrag eines Beschleunigerpedals (nicht gezeigt} größer wird. Man beachte, dass die Kraftstoffinjektoren 5 in Übereinstimmung mit den Eingangssignalen von einer elektrischen Steuereinheit 20 gesteuert werden.
  • Der erste Zylinder #1 ist über ein Auslassrohr 7 an einem katalytischen Wandler 9 angeschlossen, in dem ein NH3-Synthesekatalysator 8 aufgenommen ist. Andererseits sind der zweite Zylinder #2, der dritte Zylinder #3 und der vierte Zylinder #4 über einen gemeinsamen Auslasskrümmer 10 an einem katalytischen Wandler 12 angeschlossen, in dem ein okkludierendes bzw. absorbierendes Material 11 aufgenommen ist. In der in 1 gezeigten Kraftmaschine bildet der erste Zylinder #1 eine erste Zylindergruppe 1a und der zweite Zylinder #2, der dritte Zylinder #3 und der vierte Zylinder #4 bilden eine zweite Zylindergruppe 1b. Dementsprechend wird das von der ersten Zylindergruppe 1a ausgelassenen Abgas in den NH3-Synthesekatalysator 8 eingebracht und das von der zweiten Zylinderaruppe 1b ausgelassene Abgas wird zu dem okkludierenden Material 11 eingebracht. Die katalytischen Wandler 9 und 12 sind über ein gemeinsames Zusammenführungsauslassrohr 13 an einem katalytischen Wandler 15 angeschlossen, in dem ein Abgasreinigungskatalysator 14 aufgenommen ist.
  • Die elektronischen Steuereinheit 20 besteht aus einem Digitalcomputer, der einen ROM (nur Lesespeicher) 22, einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 23, eine CPU (Mikroprozessor) 24, einen Eingangsanschluss 25 und einen Ausgangsanschluss 26 aufweist, die miteinander über einen bidirektionalen Bus 21 verbunden sind. Ein Drucksensor 27, der eine zu dem Druck in dem Zwischenbehälter 3 proportionale Ausgangsspannung erzeugt, ist an dem Zwischenbehälter 3 angebracht. Die Ausgangsspannung des Drucksensors 27 wird über einen AD-Wandler 28 in den Eingangsanschluss 25 eingegeben. In der CPU 24 wird die Menge der Einlassluft in Übereinstimmung mit dem Ausgabesignal des AD-Wandlers 28 berechnet. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 29, der eine Ausgangsspannung in Übereinstimmung mit einem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (später beschrieben) des durch das Auslassrohr 7 strömenden Abgases erzeugt, ist an dem Auslassrohr 7 angebracht. Die Ausgangsspannung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 27 wird über einen AD-Wandler 30 in den Eingangsanschluss 25 eingegeben. In dem Sammelabschnitt des Auslasskrümmers 10 befindet sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 31, der eine Ausgangsspannung in Übereinstimmung mit dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch den Sammelabschnitt des Auslasskrümmers 10 strömenden Abgases erzeugt. Die Ausgangsspannung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 31 wird über einen AD-Wandler 32 in den Eingabeanschluss 25 eingegeben. Ein Kurbelwinkelsensor 33, der Ausgabeimpulse jedes mal dann erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle beispielsweise um 30 Grad dreht, ist an dem Eingangsanschluss 25 angeschlossen. Durch die CPU 24 wird die Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit diesen Ausgabeimpulsen berechnet. Andererseits ist der Ausgangsanschluss 26 über eine entsprechende Treiberschaltung 34 an jedem Kraftstoffinjektor 5 angeschlossen.
  • In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der NH3-Synthesekatalysator 8 aus einem Dreiwegekatalysator 8a. Der Dreiwegekatalysator 8a besteht aus Edelmetallen, etwa Palladium Pd, Platin Pt und Rhodium Rh, die an einer „wash coat"-Schicht, beispielsweise Tonerde, getragen sind, die an der Oberfläche des Trägers ausgebildet ist.
  • 2 veranschaulicht die Reinigungseffizienz eines Dreiwegekatalysators. Falls ein Verhältnis der Gesamtmenge der in den Einlassdurchlass, die Brennkammer und den Auslassdurchlass stromaufwärts einer bestimmten Stelle in dem Auslassdurchlass eingebrachten Luft zu der Gesamtmenge des in den Einlassdurchlass, die Brennkammer und den Auslassdurchlass stromaufwärts der vorstehend erwähnten Stelle eingebrachten Kraftstoffs als ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch diese Stelle strömenden Abgases bezeichnet wird, führt der Dreiwegekatalysator 8a das einströmende NOx dort hindurch, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S (= circa 14,6 und λ = 1,0) mager ist, und synthetisiert NH3 aus dem NOx in dem einströmenden Abgas, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett ist, wie dies in 2 gezeigt ist. Die NH3-Synthesefunktion des Dreiwegekatalysators 8a ist unklar, aber es wird vermutet, dass ein Teil des NOx in dem Abgas, dessen Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, gemäß den folgenden Reaktionen (1) und (2) in NH3 umgewandelt wird: 5H2 + 2NO → 2NH3 + 2H2O (1) 7H2 + 2NO2 → 2NH3 + 4H2O (2)
  • Im Gegensatz dazu wird vermutet, dass das andere NOx gemäß den folgenden Reaktionen (3) bis (6) zu Stickstoff N2 reduziert wird: 2CO + 2NO → N2 + 2CO2 (3) 2H2 + 2NO → N2 + 2H2O (4) 4CO + 2NO2 → N2 + 4CO2 (5) 4H2 + 2NO2 → N2 + 4H2O (6)
  • Dementsprechend wird das in den Dreiwegekatalysator 8a strömende NOx entweder zu NH3 oder zu N2 umgewandelt, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett ist und somit wird verhindert, das NOx von dem Dreiwegekatalysator 8a ausgelassen wird.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird eine Effizienz ETA der Umwandlung des in den Dreiwegekatalysator 8a strömenden NOx in NH3 höher, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner wird, und sie wird konstant, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis noch kleiner wird. In dem in 2 gezeigten Beispiel erreicht die Umwandlungseffizienz ETA ihren konstanten Wert, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases kleiner als circa 13,8 ist (das Luftüberschussverhältnis λ ist circa 0,95).
  • Man beachte, dass in der in 1 gezeigten Kraftmaschine aus den nachstehend beschriebenen Gründen erwünscht wird, NH3 in einer so groß wie möglichen Menge zu synthetisieren und den unverbrannten Kohlenwasserstoff HC so gut wie möglich zu reinigen, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases fett ist. Dementsprechend wird als der Dreiwegekatalysator 8a ein Dreiwegekatalysator verwendet, der Palladium Pd trägt, das die hohe Effizienz der Umwandlung von NOx zu NH3 hat, und der Cer Ce trägt, das eine Sauerstoffspeicherfunktion hat. Ferner ist zu beachten, dass der das Rhodium Rh tragende Dreiwegekatalysator die Synthese von NH3 darin unterdrückt und dadurch ein Dreiwegekatalysator ohne Rhodium Rh wünschenswerter Weise als der Dreiwegekatalysator 8a zu verwenden ist.
  • Andererseits dient das okkludierende Material 11 dazu, das NOx in dem einströmenden Abgas zeitweise zu speichern, um zu verhindern, dass eine große Menge von NOx zu dem Abgasreinigungskatalysator 14 strömt. Während das okkludierende Material 11 nicht notwendigerweise mit einer katalytischen Funktion versehen ist, besteht das okkludierende Material 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus einem NOx okkludierenden bzw. absorbierenden und reduzierenden (NOx-OR) Katalysator 11a, der die Funktionen des Okkludierens und Freigebens von NOx und des Reduzierens von NOx hat. Der NOx-OR-Katalysator 11a hat zumindest eine Substanz, die aus Alkalimetallen etwa Kalium K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium Cs, Alkalierdmetallen, etwa Barium Ba und Kalzium Ca, Edelerdmetallen, etwa Lanthan La und Yttrium Y sowie Übergangsmetallen, etwa Eisen Fe und aus Edelmetallen, etwa Platin Pt ausgewählt sind, die an einer an der Oberfläche des Trägers ausgebildeten „wash coat"-Schicht beispielsweise aus Tonerde getragen sind. Der NOx-OR-Katalysator 11a führt die NOx okkludierende und freigebende Funktion aus, bei der der Katalysator 11a NOx darin okkludiert, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist und das okkludierte NOx davon freigibt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird.
  • Falls der NOx-OR-Katalysator 11a in dem Auslassdurchlass der Kraftmaschine angeordnet ist, führt der NOx-OR-Katalysator 11a tatsächlich die NOx okkludierende und freigebende Funktion durch, jedoch ist der detaillierte Mechanismus der Funktion immer noch unklar. Es wird jedoch vermutet, dass die Funktion gemäß dem folgenden Mechanismus durchgeführt wird. Dieser Mechanismus wird unter Verwendung eines Beispiels beschrieben, in dem Platin Pt und Barium Ba an dem Träger getragen werden, aber ein ähnlicher Mechanismus wird erhalten, wenn ein anderes Edelmetall, Alkalimetall, Alkalierdmetall, Edelerdmetall oder Übergangsmetall verwendet wird.
  • Das heißt, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager wird, das heißt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas stark zunimmt, wird Sauerstoff O2 an der Oberfläche von Platin Pt in der Form von O2 – oder O2– abgelagert. Andererseits reagiert das NO in dem einströmenden Abgas mit O2 – oder dem O2– an der Oberfläche des Platins Pt und wird zu NO2 (2NO + O2 → 2NO2). Daraufhin wird ein Teil des erzeugten NO2 an dem Platin Pt oxidiert und wird in dem NOx-OR-Katalysator 11a adsorbiert und wird in den NOx-OR-Katalysator 11a in der Form von Salpetersäureionen NO3 – diffundiert, während er mit Bariumoxid BaO verbunden wird. Auf diese Weise wird NOx in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludiert.
  • Wenn im Gegensatz dazu die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas niedriger wird und die erzeugte Menge von NO2 gesenkt wird, dann schreitet die Reaktion in einer umgekehrten Richtung fort (NO3 – → NO2) und somit werden die Salpetersäureionen NO3 – in dem NOx-OR-Katalysator 11a in der Form von NO2 von dem NOx-OR-Katalysator 11a freigegeben. Das heißt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas gesenkt ist, mit anderen Worten, wenn beispielsweise das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases von mager auf fett geändert ist, wird NOx von dem NOx-OR-Katalysator 11a freigegeben. Falls zu diesem Zeitpunkt ein Reduktionsmittel, etwa HC um den NOx-OR-Katalysator 11a herum existiert, dann wird das NOx durch das HC reduziert und gereinigt.
  • Der in jedem nachfolgend beschrieben Ausführungsbeispiel verwendete Abgasreinigungskatalysator 14 besteht aus zumindest einem Übergangselement, das in der vierten Periode des Periodensystems oder der Gruppe VIII enthalten ist, etwa Kupfer Cu, Chrom Cr, Vanadium V, Titan Ti, Eisen Fe, Nickel Ni, Kobalt Co, Platin Pt, Palladium Pd, Rhodium Rh und Iridium Ir, die an einer „wash coat"-Schicht aus an dem Träger geformter Tonerde getragen werden.
  • Wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 14 innerhalb eines durch die katalytische Komponente bestimmten Temperaturbereichs liegt (das heißt, ein später beschriebener optimaler Temperaturbereich), dann wandelt der Katalysator 14 die in dem Abgas der oxidierenden Atmosphäre enthaltenden NH3-Komponenten nahezu vollständig in N2 um und reinigt dadurch das NH3.
  • Wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 14 höher als dieser optimale Temperaturbereich ist, dann oxidiert der Katalysator 14 NH3 in dem einströmenden Abgas zu NOx und das NOx strömt zu der stromabwärtigen Seite des Katalysators 14 aus. Das heißt, in einem Katalysatortemperaturbereich, der höher als der optimale Temperaturbereich liegt, sind die nachfolgenden NH3-Oxidationsreaktionen (7) und (8) in dem Katalysator 14 vorherrschend und somit nimmt die Menge von NOx (NO2, NO) in dem Abgas zu, das den Katalysator 14 passiert hat. 4NH3 + 7O2 → 4NO2 + 6H2O (7) 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (8)
  • Wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 14 niedriger als der optimale Temperaturbereich ist, dann werden die Ammoniak zerlegenden Reaktionen in dem Katalysator 14 gesenkt und die Menge des den Katalysator 14 passierenden und zu der stromabwärtigen Seite des Katalysators 14 ausströmenden NH3 nimmt zu.
  • 3 ist eine schematische Veranschaulichung, die eine Änderung der Abgasreinigungscharakteristiken des Abgasreinigungskatalysators 14 in Abhängigkeit der Temperaturänderung zeigt. 3 zeigt die Beziehungen zwischen der Konzentration von NH3 und NOx in dem Abgas an dem Ausgang des Katalysators 14 und der Temperatur des Katalysators 14, wenn ein NH3 enthaltendes Gas einer vorbestimmten Konzentration der oxidierenden Atmosphäre zu dem Katalysator 14 zugeführt wird. Die Abszisse und die Ordinate aus 3 geben die Temperatur des Katalysators 14 bzw. die Konzentration einer jeden Komponente wieder. In 3 repräsentieren die durchgezogene Linie und die gepunktete Linie die NH3-Konzentration an dem Katalysatorausgang bzw. die NOx-Konzentration an dem Katalysatorausgang.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird dann, wenn die NH3-Konzentration in dem Abgas an dem Katalysatoreingang konstant gehalten ist, in einem Bereich, in dem die Katalysatortemperatur niedrig ist (der Bereich I in 3), die NH3-Konzentration an dem Katalysatorausgang nahezu gleich der NH3-Konzentration an dem Katalysatoreingang. Im Gegensatz dazu wird die NOx-Konzentration nahezu null. Das heißt, das NH3 in dem einströmenden Gas passiert den Katalysator 14 wie es ist und strömt zu der stromabwärtigen Seite aus.
  • In einem Bereich, in dem die Temperatur davon höher als die des Temperaturbereichs I ist (der Bereich II in 3), wird die NH3-Konzentration an dem Ausgang in Übereinstimmung mit der Zunahme der Temperatur verringert und die NOx-Konzentration an dem Ausgang wird nicht geändert und wird nahezu bei null gehalten. Das heißt, wenn in diesem Bereich die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 14 ansteigt, nimmt das Verhältnis von in N2 umgewandelten NH3 zu in den Katalysator 14 strömenden NH3 zu.
  • Wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 14 weiter erhöht wird (der Bereich III in 3), wird an dem Katalysatorausgang die NH3-Konzentration weiter verringert, während die NOx-Konzentration nahezu bei null gehalten wird und sowohl die NH3-Konzentration als auch die NOx-Konzentration werden zu null. Das heißt, in diesem Temperaturbereich wird nahezu alles des zu dem Katalysator 14 strömenden NH3 in N2 umgewandelt und wird gereinigt ohne NOx zu synthetisieren.
  • Wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 14 höher als der vorstehend erwähnte Temperaturbereich III erhöht wird (der Temperaturbereich IV in 3), dann wird die NOx-Konzentration an dem Katalysatorausgang mit dem Temperaturanstieg erhöht und wenn die Temperatur des Katalysators 14 weiter erhöht wird (der Temperaturbereich V in 3), dann wird alles des zu dem Katalysator 14 strömenden NH3 in NOx umgewandelt.
  • In dieser Beschreibung wird der in 3 gezeigte Temperaturbereich III, in dem nahezu das gesamte NH3 in dem zu dem Abgasreinigungskatalysator 14 strömenden Abgas in NO2 umgewandelt wird, ohne dass NOx synthetisiert wird, als der optimale Temperaturbereich des Katalysators 14 bezeichnet.
  • Dieser optimale Temperaturbereich ist in Übereinstimmung mit der als die Katalysatorkomponente verwendeten Substanz definiert und startet von einer Temperatur, die niedriger als beispielsweise die Aktivierungstemperatur des Dreiwegekatalysators ist. Wenn beispielsweise Platin Pt, Palladium Pd oder Rhodium Rh an dem Träger als eine Katalysatorkomponente getragen ist, dann ist der optimale Temperaturbereich ca. von 100 bis 400 °C (bevorzugter Weise von 100 bis 250 °C und noch bevorzugter Weise von 100 bis 250°C). Wenn Chrom Cr, Kupfer Cu oder Eisen Fe als eine Katalysatorkomponente an dem Träger getragen ist, dann ist der optimale Temperaturbereich ca. von 150 bis 650 °C (bevorzugter Weise von 150 bis 500 °C).
  • Wenn der Abgasreinigungskatalysator 14 aus einem Tandemkatalysator besteht, der ein mit Bezug auf die Abgasströmung an der stromabwärtigen Seite angeordnetes Edelmetall, etwa Platin Pt sowie ein an der stromaufwärtigen Seite angeordnetes Basismetall, etwa Chrom Cr hat, ist es möglich, den anwendbaren Temperaturbereich des gesamten Katalysators aufzuweiten.
  • Der Grund, warum der Abgasreinigungskatalysator 14 in dem vorstehend beschränkten Temperaturbereich fast vollständig das NH3 in dem einströmenden Abgas in N2 umwandelt ohne NOx zu synthetisieren und der Grund, warum der Katalysator 14 in dem Temperaturbereich, der den vorstehenden Temperaturbereich überschreitet, NH3 in dem einströmenden Abgas in NOx, umwandelt, sind immer noch unklar. Jedoch wird vermutet, dass dies daran liegt, dass die folgenden chemischen Reaktionen in dem optimalen Temperaturbereich des Katalysators 14 auftreten.
  • Das heißt, wenn sich die Katalysatortemperatur innerhalb des optimalen Temperaturbereichs befindet, treten die folgenden Denitrierungsreaktionen (9) und (10) zusätzlich zu den vorstehend erwähnten NH3-Oxidationsreaktionen (7) und (8) auf 8NH3 + 6NO2 → 12H2O + 7N2 (9) 4NH3 + 4NO + O2 → 6H2O + 4N2 (10)
  • Somit wird vermutet, dass infolge der sequentiellen Reaktionen, in denen durch die Oxidationsreaktionen (7) und (8) synthetisiertes NOx mit NH3 in dem Abgas reagiert und unmittelbar durch die Denitrierungsreaktionen (9) und (10) in N2 umgewandelt wird, fast das Gesamte NH3 in dem Abgas in N2 umgewandelt wird.
  • Wenn andererseits die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 14 höher als der optimale Temperaturbereich liegt, dann werden die Oxidationsreaktionen (7) und (8) aktiv und ein Anteil von NH3, das in NOx umgewandelt wird, welches zu dem Katalysator 14 strömt, wird hoch. Somit treten die Denitrierungsreaktionen (9) und (10) kaum auf. Daher strömt bei Temperaturen, die höher als der optimale Temperaturbereich liegen, das synthetisierte NOx von dem Katalysator 14 aus wie es ist, ohne dass es durch die Denitrierungsreaktionen (9) und (10) reduziert wird.
  • Bei Temperaturen, die niedriger als der optimale Temperaturbereich liegen, werden die Oxidationsreaktionen (7) und (8) inaktiv. Somit wird die Menge von synthetisiertem NOx verringert und die Denitrierungsreaktionen (9) und (10) treten kaum auf. Daher strömt bei Temperaturen, die niedriger als der optimale Temperaturbereich sind, NH3 von dem Abgasreinigungskatalysator 14 aus, ohne dass es durch die Denitrierungsreaktionen (9) und (10) verbraucht wird.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird vermutet, dass der optimale Temperaturbereich des Abgasreinigungskatalysators ein Temperaturbereich ist, in dem die NH3-Oxidationsreaktionen (7) und (8) und die Denitrierungsreaktionen (9) und (10) einander ausgleichen und das erzeugte NOx unmittelbar mit NH3 reagiert und durch das NH3 durch die sequentiellen Reaktionen reduziert wird. Daher wird der optimale Temperaturbereich in Übereinstimmung mit der Oxidationsfähigkeit des Katalysators und der Änderung in der Oxidationsfähigkeit mit der Temperatur definiert. Dementsprechend wird vermutet, dass verglichen mit einem Katalysator, der eine relativ niedrige Oxidationsfähigkeit hat, und der beispielsweise Chrom Cr verwendet, der optimale Temperaturbereich eines Katalysators, der eine hohe Oxidationsfähigkeit hat, der beispielsweise Platin Pt verwendet, wie dies vorstehend erwähnt ist, dazu neigt, an einer Hochtemperaturseite zu liegen.
  • Während der Mechanismus noch nicht klar wurde, wie vorstehend erwähnt ist, wurde Folgendes bestätigt. Das heißt, wenn der Abgasreinigungskatalysator 14 tatsächlich in dem vorstehend genannten optimalen Temperaturbereich verwendet wird, dann wird NH3 in dem einströmenden Oxidationsgas nahezu vollständig in N2 umgewandelt.
  • Unter Bezugnahme darauf wurden die folgenden drei Punkte bestätigt, wenn der Abgasreinigungskatalysator 14 in dem vorgenannten optimalen Temperaturbereich verwendet wird.
  • Der erste Punkt ist der, dass dann, wenn das zu dem Abgasreinigungskatalysator 14 strömende Abgas eine Oxidationsatmosphäre ist, das heißt, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Katalysator 14 strömenden Abgases mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, das einströmende NH3 vollständig in N2 umgewandelt bzw. konvertiert wird und diese Umwandlung nicht durch den Grad der Magerheit des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des einströmenden Abgases beeinträchtigt wird.
  • Der zweite Punkt ist der, dass dann, wenn NOx zusammen mit NH3 in dem zu dem Abgasreinigungskatalysator 14 strömenden Abgas enthalten ist, NOx zusammen mit NH3 in dem Katalysator 14 gereinigt wird und die NOx-Konzentration an dem Ausgang des Katalysators nahezu null beträgt. In diesem Fall ist das Verhältnis der Menge des zu dem Katalysator 14 strömenden NH3 zu der von NOx, also NO2 oder NO, nicht notwendigerweise ein äquivalentes Verhältnis (4:3 oder 1:1) der vorstehend erwähnten Denitrierreaktionen (9) und (10). Wenn die Menge des in dem einströmenden Abgas enthaltenen NH3 größer als die zum Reduzieren von NO2 und NO in dem einströmenden Abgas erforderliche Menge ist, dann wird NOx (NO2 und NO) in dem einströmenden Abgas vollständig gereinigt. Wie vorstehend beschrieben ist wird dann, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Katalysator 14 strömenden Abgases mager ist, überschüssiges NH3 vollständig durch den Katalysator 14 gereinigt und es besteht keine Möglichkeit, dass das Überschüssige NH3 zu der stromabwärtigen Seite des Katalysators ausströmt.
  • Wenn jedoch sowohl NH3 als auch NO in dem zu dem Abgasreinigungskatalysator 14 strömenden Abgas enthalten sind, dann startet der Bereich, in dem die NOx-Konzentration an dem Katalysatorausgang zunimmt, wie dies in 3 gezeigt ist (der in 3 gezeigte Bereich IV), an einer niedrigeren Temperatur verglichen mit einem Fall, in dem das zu dem Katalysator 14 strömende Abgas NH3 enthält und kein NOx enthält. Dementsprechend wird der optimale Temperaturbereich in diesem Fall eng.
  • Dies liegt daran, dass es in einem Fall, in dem das zu dem Abgasreinigungskatalysator 14 strömende Abgas bereits NOx enthält, nötig ist, sowohl durch die Oxidation von NH3 in dem Hochtemperaturbereich synthetisiertes NOx als auch in dem einströmenden Abgas enthaltenes NOx zu reinigen und es passiert leicht, dass NH3 unzureichend wird. Herkömmlicherweise ist ein Katalysator aus einem Vanadium-Oxid/Titanium (V2O5/TiO2-System) als ein Katalysator, der eine Denitrierungsreaktionen zwischen NH3 und NOx in dem einströmenden Abgas hervorruft, wohlbekannt. Um NH3 mit NOx in dem Katalysator 14 in einem gut ausbalancierten Zustand reagieren zu lassen, sodass das überschüssige NH3 oder NOx nicht zu der stromabwärtigen Seite ausströmt, ist es nötig, das Verhältnis von NH3 zu NOx präzise auf das äquivalente Verhältnis der Denitrierungsreaktion einzustellen. Das heißt, wenn sowohl NO2 als auch NO in dem Abgas enthalten sind, ist es nötig, die Menge von NH3 so präzise einzustellen, dass sie eine Aufsummierung von 4/3 Mal der NO2-Menge und der NO-Menge in dem Abgas ist. Falls andererseits in dem Fall des Katalysators 14 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Menge von NH3 mit Bezug auf die Menge von NOx (NO2 und NO) gleich oder größer als das vorstehend erwähnte äquivalente Verhältnis ist und falls das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, werden sowohl NOx als auch NH3 in dem einströmenden Abgas vollständig gereinigt, sodass NOx und NH3 nicht zu der stromabwärtigen Seite ausströmen. Der Katalysator 14 gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich in diesem Punkt stark von dem herkömmlichen Denitrierungskatalysator.
  • Der dritte Punkt ist der, dass selbst dann, wenn HC und CO in dem zu dem Abgasreinigungskatalysator 14 strömenden Abgas enthalten sind, solange das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, das HC und CO in dem Abgas durch den Katalysator 14 oxidiert werden und nicht zu der stromabwärtigen Seite des Katalysators ausströmen.
  • Der Abgasreinigungskatalysator 14 zerlegt NH3 in dem einströmenden Abgas vollständig, wenn die Temperatur innerhalb des optimalen Temperaturbereichs liegt, wie dies vorstehend erwähnt ist. Wenn jedoch die Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs liegt, der niedriger als der optimale Temperaturbereich ist, wie in 3 erläutert ist, wird das NH3 in dem einströmenden Abgas nicht gereinigt und strömt zu der stromabwärtigen Seite des Katalysators aus.
  • Es ist bekannt, dass säurehaltige, anorganische Komponenten (einschließlich Brϕnstedsäuren, etwa Zeolith, Siliziumoxid SiO2, Siliziumaluminiumoxid SiO2·Al2O3 und Titan sowie eine Lewissäure etwa die Oxide von Übergangsmetallen etwa Kupfer Cu, Kobalt Co, Nickel Ni und Eisen Fe) NH3 in einem Niedrigtemperaturbereich adsorbieren. Falls dementsprechend die vorgenannten säurehaltigen, anorganischen Komponenten an dem Abgasreinigungskatalysator 14 getragen werden oder falls alternativ ein poröses Material aus den vorgenannten säurehaltigen, anorganischen Komponenten besteht und als der Träger verwendet wird, dann wird das überschüssige NH3 in dem einströmenden Abgas in dem Träger adsorbiert und zwar bei dem Temperaturbereich, der niedriger als der optimale Temperaturbereich liegt. Somit ist es möglich, die Menge von zu der stromabwärtigen Seite des Katalysators ausströmenden ungereinigten NH3 in dem Temperaturbereich zu reduzieren, der niedriger als der optimale Temperaturbereich ist. Ferner wird das in den säurehaltigen, anorganischen Komponenten adsorbierte NH3 dann desorbiert, wenn die Temperatur des Katalysators 14 ansteigt oder wenn die NH3-Konzentration in dem einströmenden Abgas gesenkt wird. Da das von dem Abgasreinigungskatalysator 14 desorbierte NH3 durch den Katalysator 14 zerlegt wird, wird die NH3-Reinigungseffizienz durch Verwendung des vorstehend erwähnten Säureträgers insgesamt verbessert, wenn die Temperatur des Katalysators 14 schwankt.
  • In der in 1 gezeigten Kraftmaschine wird die Kraftstoffeinspritzzeit TAU durch folgende Gleichung berechnet: TAU = TB·((A/F)S/(A/F)T)·FAF
  • Falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer in jedem Zylinder als ein Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet wird, dann gibt TB eine Kraftstoffeinspritzbasiszeit wieder, die dazu geeignet ist, das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines jeden Zylinders gleich zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S zu machen, und wird durch die folgende Gleichung berechnet: TB = (Q/N)·K,wobei Q, N und K die Einlassluftmenge, die Kraftmaschinendrehzahl bzw. eine Konstante wiedergeben. Somit wird die Kraftstoffeinspritzbasiszeit erhalten, indem die Einlassluftmenge pro einer Umdrehung der Kraftmaschine mit der Konstanten multipliziert wird. (A/F)T gibt einen Sollwert für die Steuerung des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wieder. Wenn der Sollwert (A/F)T erhöht wird, um das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S zu machen, dann wird die Kraftstoffeinspritzzeit TAU verkürzt und somit wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge verringert. Wenn der Sollwert (A/F)T erhöht wird, um das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S zu machen, dann wird die Kraftstoffeinspritzzeit TAU verlängert und somit wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge erhöht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Sollwerte (A/F)T des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Zylinder der zweiten Zylindergruppe 1b die Gleichen.
  • FAF gibt einen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten wieder, um das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich zu dem Sollwert (A/F)T zu machen. Dieser Rückkopplungskorrekturkoeffizient wird zu FAF gemacht, wenn die Kraftstoffeinspritzzeit TAU für den Zylinder der ersten Zylindergruppe 1a, das heißt, den ersten Zylinder #1, berechnet wird, und wird zu FAFB gemacht, wenn die Kraftstoffeinspritzzeit TAU für jeden Zylinder der zweiten Zylindergruppe 1b, das heißt, den zweiten Zylinder #2, den dritten Zylinder #3 oder den vierten Zylinder #4 berechnet wird. Der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAFA wird in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 29 bestimmt und der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAFB wird in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 31 bestimmt. In der in 1 gezeigten Kraftmaschine bestehen die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 29 und 31 jeweils aus sogenannten Gesamtbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, die kontinuierliche Signale erzeugen, die dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis über den weiten Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereich entsprechen. Das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in dem Auslassrohr 7, das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 29 erfasst wird, ist gleich dem Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der ersten Zylindergruppe 1a. Wenn das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 29 erfasste Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als der Sollwert (A/F)T ist, dann wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAFA erhöht, um dadurch die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu erhöhen. Wenn das durch den Sensor 29 erfasste Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als der Sollwert (A/F)T ist, dann wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAFA verringert, um dadurch die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu verringern. Auf diese Weise wird das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der ersten Zylindergruppe 1a gleich zu dem Sollwert (A/F)T gemacht.
  • Das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in dem Auslasskrümmer 10 ist gleich zu dem Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der zweiten Zylindergruppe 1b. Wenn das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 31 erfasste Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer als der Sollwert (A/F)T ist, dann wird der Korrekturkoeffizient FAFB erhöht, um dadurch die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu erhöhen. Wenn das durch den Sensor 31 erfasste Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter als der Sollwert (A/F)T ist, dann wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAFB verringert, um dadurch die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu verringern. Auf diese Weise wird das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines jeden Zylinders der zweiten Zylindergruppe 1b gleich zu dem Sollwert (A/F)T gemacht. Die Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAFA, FAFB schwanken jeweils um 1,0 herum.
  • Um das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis präziser dem Sollwert (A/F)T gleich zu machen, kann in dem Zusammenführungsrohr 13 ein zusätzlicher Luft-Kraftstoff-Sensor dort angeordnet sein, wo der zusätzliche Sensor mit dem von der zweiten Zylindergruppe 1b ausgelassenen Abgas nicht in Kontakt kommt, das heißt, beispielsweise in dem Zusammenführungsrohr 13 unmittelbar stromabwärts des Dreiwegekatalysators 8a, und die Abweichung des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der ersten Zylindergruppe 1a von dem Sollwert (A/F)T kann in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal des zusätzlichen Sensors kompensiert werden, wobei die Abweichung durch die Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 29 verursacht wird. Alternativ kann ein zusätzlicher Luft-Kraftstoff-Sensor in dem Zusammenführungsrohr 13 dort angeordnet sein, wo der Sensor nicht mit dem von der ersten Zylindergruppe 1a ausgelassenen Abgas in Kontakt kommt, das heißt, beispielsweise in dem Zusammenführungsrohr 13 unmittelbar stromabwärts des NOx-OR-Katalysators 11a, und die Abweichung des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Sollwert (A/F)T kann in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal des Sensors kompensiert werden, wobei die Abweichung durch die Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 31 verursacht wird. Als die zusätzlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren können zusätzlich zu den Gesamtbereich-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren ein sogenannter Sauerstoffsensor der Z-Charakteristikbauweise verwendet werden, dessen Ausgangsspannung sich stufenweise ändert, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zunimmt oder abnimmt, wobei es das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis überschreitet. In diesem Fall sind die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren in dem Auslassdurchlass in Reihe angeordnet. Die Verschlechterung des zwischen den zusätzlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren angeordneten Katalysators kann in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen der Vielzahl der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren erfasst werden.
  • In der in 1 gezeigten Kraftmaschine ist eine Vorrichtung zum sekundären Zuführen von Kraftstoff oder Luft in den Abgasdurchlass vorgesehen. Dementsprechend ist das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases gleich wie das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der ersten Zylindergruppe 1a, das heißt, wie das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des ersten Zylinders #1, und das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases ist gleich wie das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der zweiten Zylindergruppe 1b, das heißt, wie die Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse des zweiten Zylinders #2, des dritten Zylinders #3 und des vierten Zylinders #4.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 das grundlegende Abgasreinigungsverfahren der in 1 gezeigten Kraftmaschine erläutert.
  • In der in 1 gezeigten Kraftmaschine wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases fett gemacht und das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysators 11a strömenden Abgases wird mager gemacht. Wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases fett gemacht ist, dann wird aus dem NOx in dem einströmenden Abgas in dem Dreiwegekatalysator 8a NH3 synthetisiert. Das NH3 strömt dann über das Zusammenführungsrohr 13 zu dem Abgasreinigungskatalysator 14. Wenn andererseits das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases mager gemacht ist, wird das NOx in dem einströmenden Abgas in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludiert. In diesem Fall wird nicht notwendigerweise das Gesamte zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömende NOx in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludiert, sondern ein Teil des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden NOx wird nicht in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludiert und passiert den NOx-OR-Katalysator 11a, ohne dass es in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludiert wird. Das NOx strömt dann über das Zusammenführungsrohr 13 zu dem Katalysator 14.
  • Sowohl das Abgas von dem Dreiwegekatalysator 8a als auch jenes von dem NOx-OR-Katalysator 11a strömen zu dem Abgasreinigungskatalysator 14. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Katalysator 14 strömenden Abgases immer mager gehalten. Daher wird NOx und NH3 in dem zu dem Katalysator 14 strömenden Abgas durch die durch die Reaktionen (7) bis (10), die vorstehend erwähnt wurden, wiedergegebenen Reaktionen in dem Katalysator 14 gereinigt. Dementsprechend wird verhindert, dass NOx und NH3 in die Umgebungsluft ausgegeben werden. Man beachte, dass das zu dem Katalysator 14 strömende Abgas Kohlenwasserstoff HC, Kohlenmonoxid CO oder Wasserstoff H2 enthält. Es wird vermutet, dass HC, CO usw. als das Reduktionsmittel wirkt und einen Teil des NOx in dem Katalysator 14 reduzieren. Jedoch ist die Reduktionsfähigkeit von NH3 größer als die von HC, CO usw. Somit wird das NOx unter Verwendung von NH3 als ein Reduktionsmittel sicher reduziert.
  • Um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases fett zu machen, führt der Zylinder der ersten Zylindergruppe 1a einen Fettbetrieb durch, in dem das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S fett gemacht wird. Das heißt, falls der Sollwert des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines jeden Zylinders als ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T bezeichnet ist, dann wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases fetter gemacht, indem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T des ersten Zylinders #1 gleich einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R gemacht wird, das mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)F fett ist.
  • Um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases mager zu machen, führt jeder Zylinder der zweiten Zylindergruppe 1b einen Magerbetrieb aus, in dem das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S mager ist. Das heißt, das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases wird mager gemacht, indem jedes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T des zweiten Zylinders #2, des dritten Zylinders #3 und des vierten Zylinders #4 gleich einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L gemacht wird, das mit Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S mager ist.
  • Man beachte, dass zum Fettmachen des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases bspw. eine Sekundärkraftstoffeinspeisungsvorrichtung vorgesehen sein kann, um Kraftstoff sekundär zu dem Abgasrohr 7 stromaufwärts des Dreiwegekatalysators 8a einzuspeisen. In diesem Fall wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases durch sekundäre Einspeisung von Kraftstoff durch die Sekundärkraftstoffeinspeisungsvorrichtung fett gemacht, während die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb durchführt.
  • Das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R und das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L können in Übereinstimmung mit dem Kraftmaschinenbetriebszustand geändert werden. Jedoch werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R und das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L im Wesentlichen ungeachtet des Kraftmaschinenbetriebszustands konstant gehalten. Das heißt, das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R ist auf circa 14,0 eingestellt und das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L ist auf circa 25,0 eingestellt. Dementsprechend wird das Soll-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T des ersten Zylinders #1 bei circa 14,0 gehalten und jenes eines jeden des zweiten Zylinders #2, des dritten Zylinders #3 und des vierten Zylinders #4 wird bei circa 25,0 gehalten.
  • Der Magerbetrieb reduziert die Rate des Kraftstoffverbrauchs. Somit ist in der in 1 gezeigten Kraftmaschine, in der die zweite Zylindergruppe 1b im Wesentlichen den Magerbetrieb durchführt, die Rate des Kraftstoffverbrauchs reduziert, während das Abgas zufriedenstellend gereinigt wird. Insbesondere ist in der in 1 gezeigten Kraftmaschine die Anzahl der Zylinder der zweiten Zylindergruppe 1b größer als die Hälfte aller Zylinder der Kraftmaschine. Somit ist die Rate des Kraftstoffverbrauchs der Kraftmaschine 1 stark reduziert.
  • Wenn auf diese Weise die erste Zylindergruppe 1a den Fettbetrieb durchführt und die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb durchführt, dann wird verhindert, dass NOx und NH3 in die Umgebungsluft ausgelassen werden.
  • Falls somit die erste Zylindergruppe 1a immer den Fettbetrieb durchführt und die zweite Zylindergruppe 1b immer den Magerbetrieb durchführt, wird ständig verhindert, dass NOx und NH3 in die Umgebungsluft ausgelassen werden. Jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a verschlechtert wird, falls der Dreiwegekatalysator 8a mit einem Abgas in Kontakt kommt, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine lange Zeit fett ist, und dass die katalytische Aktivität insbesondere dann beträchtlich verschlechtert wird, wenn ein Dreiwegekatalysator Palladium Pd aufweist. Somit wird, falls die erste Zylindergruppe 1a immer den Fettbetrieb durchführt und daher das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases immer fett gemacht ist, die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a allmählich verschlechtert. Als ein Ergebnis werden NOx und NH3 in die Umgebungsluft abgegeben.
  • Andererseits haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung zudem gefunden, dass dann, falls der Dreiwegekatalysator, dessen katalytische Aktivität durch in Kontaktkommen mit dem Abgas, dessen Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine lange Zeit fett ist, verschlechtert ist, die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators durch Kontakt mit dem Abgas, dessen Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, wiederhergestellt wird. Somit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases temporär mager gemacht, um die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a wiederherzustellen. Als ein Ergebnis wird die gute katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a sichergestellt und somit werden NOx und NH3 immer hervorragend gereinigt.
  • Um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases mager zu machen kann eine Sekundärlufteinspeisungsvorrichtung zum Einspeisen von Sekundärluft zu dem Dreiwegekatalysator 8a vorgesehen sein und die Sekundärluft kann temporär durch die Sekundärluftzuführrichtung eingespeist werden, während die erste Zylindergruppe 1a den Fettbetrieb durchführt. Andererseits ist das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der ersten Zylindergruppe 1a gleich dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases, wie vorstehend erwähnt ist. Somit führt in dem ersten Ausführungsbeispiel die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb temporär durch, um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases temporär mager zu machen. Das heißt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die erste Zylindergruppe 1a normalerweise den Fettbetrieb durch, und wenn die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a verschlechtert ist, dann führt die erste Zylindergruppe 1a temporär den Magerbetrieb durch.
  • Genauer gesagt wird bestimmt, ob die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a niedriger als ein vorbestimmter tolerierbarer Wert wird, und wenn bestimmt ist, dass die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a niedriger als der tolerierbare Wert wird, dann wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T des ersten Zylinders #1 beispielsweise für eine vorbestimmte Zeit „t" zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL gemacht, welches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S ist, sodass der erste Zylinder #1 den Magerbetrieb durchführt. Wenn der erste Zylinder #1 den Magerbetrieb durchführt und daher das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysators 8a strömenden Abgases mager gemacht ist, wird die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a wiederhergestellt. Man beachte, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL ungeachtet des Kraftmaschinenbetriebszustands konstant ist und beispielsweise auf 25,0 eingestellt ist. Wahlweise kann das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL beispielsweise in Übereinstimmung mit der katalytischen Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a oder den Kraftmaschinenbetriebszuständen auf geeignete Weise geändert werden.
  • Es ist schwierig, die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a direkt herauszufinden. Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a auf Grundlage der Menge des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden HC abgeschätzt. Das heißt, es wird vermutet, dass dann, wenn die Menge von zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden HC größer wird, die Oberfläche einer Katalysatorkomponente, etwa Palladium Pd oder Platin Pt von dem HC bedeckt wird, so dass die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a verschlechtert wird, obwohl ein Mechanismus, durch den die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a verschlechtert wird, wenn das Abgas, dessen Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, in den Dreiwegekatalysator 8a eingebracht wird, immer noch unklar ist. Somit kann, falls eine Menge von zum Senken der katalytischen Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a auf unterhalb des tolerierbaren Werts erforderliche Menge von HC im Vorfeld erhalten wird, die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a abgeschätzt werden, indem die Menge des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden HC herausgefunden wird. Man beachte, dass die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a auf Grundlage der Kraftmaschinenbetriebszustände, der Kraftmaschinenbetriebszeit oder einer Menge von den Dreiwegekatalysator 8a passierendem Abgas abgeschätzt werden kann.
  • 5A zeigt durch Versuche erhaltene Beziehungen zwischen der Menge Q(HC) des von der ersten Zylindergruppe 1a pro Zeiteinheit ausgelassenen HC und der Kraftmaschinenlast Q/N und der Kraftmaschinendrehzahl N bei einem konstanten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R. In 5A gibt jede Kurve eine identische HC-Menge wieder. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl N zunimmt, dann nimmt die Menge des von der Kraftmaschine pro Zeiteinheit ausgelassenen Abgases zu. Zudem nimmt dann, wenn die Kraftmaschinenlast Q/N zunimmt, die Menge des von der Kraftmaschine ausgelassenen Abgases zu. Somit nimmt, wie in 5A gezeigt ist, die Menge Q(HC) von von der ersten Zylindergruppe 1a pro Zeiteinheit ausgelassenem HC, das heißt, die pro Zeiteinheit zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömende HC-Menge zu, wenn die Kraftmaschinenlast Q/N zunimmt und wenn die Kraftmaschinendrehzahl N zunimmt. Die HC-Menge Q(HC), die in 5A gezeigt ist, wird im Vorfeld in dem ROM 22 in Form eines in 5B gezeigten Kennfelds gespeichert.
  • Daher wird die Menge S(HC) von zu dem Dreiwegekatalysator 8a beim Durchführen des Fettbetriebs des ersten Zylinders 1 strömenden HC durch folgende Gleichung gefunden: S(HC) = S(HC) + Q(HC)·DELTAa,wobei DELTAa ein Zeitintervall der Erfassung von Q(HC) wiedergibt und somit Q(HC)·DELTAa die Menge von zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden HC seit der vorangegangenen Verarbeitungsroutine bis zu der gegenwärtigen Verarbeitungsroutine wiedergibt.
  • Das Zeitdiagramm aus 6 zeigt eine Änderung des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der ersten Zylindergruppe 1a. In 6 gibt Null eine Zeit wieder, bei der der Fettbetrieb in der ersten Zylindergruppe 1a, das heißt, in dem ersten Zylinder #1 startet. In diesem Fall wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T des ersten Zylinders #1 bei dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R gehalten, wie in 6 gezeigt ist. Wenn der Fettbetrieb des ersten Zylinders #1 startet, nimmt die HC-Menge S(HC) allmählich zu und überschreitet den tolerierbaren Maximalwert TM zum Zeitpunkt „a". Der tolerierbare Maximalwert TM ist eine Menge von HC, die zum Verschlechtern der katalytischen Aktivität auf jenseits des vorstehend erwähnten tolerierbaren Werts erforderlich ist und wird im Vorfeld durch Versuche herausgefunden. Das heißt, wenn S(HC) > TM ist, wird bestimmt, dass die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a verschlechtert ist und zu diesem Zeitpunkt wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T des ersten Zylinders #1 gleich wie das magere Luft- Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL gemacht. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T wird für eine gewählte Zeit „t" bei dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL gehalten. Die ausgewählte Zeit „t" ist eine Magerbetriebszeit, die zum Wiederherstellen der katalytischen Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a erforderlich ist und wird im Vorfeld durch Versuche herausgefunden. Wenn die ausgewählte Zeit t verstrichen ist, nachdem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T gleich dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL gemacht wurde, dann wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T des ersten Zylinders #1 wieder zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R gemacht. Man beachte, dass S(HC) zum Zeitpunkt „a" zurückgestellt wird und die Berechnung von S(HC) wieder aufgenommen wird, wenn der Fettbetrieb des ersten Zylinders #1 zum Zeitpunkt „a + t" wieder aufgenommen wird.
  • Wenn die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb auf diese Weise durchführt, dann erreicht das zu diesem Zeitpunkt von der ersten Zylindergruppe 1a ausgelassenen NOx den Abgasreinigungskatalysator 14, ohne dass es durch den Dreiwegekatalysator 8a in NH3 oder N2 umgewandelt wird. Wenn jedoch die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb zu dieser Zeit durchführt, strömen sowohl das von der ersten Zylindergruppe 1a ausgelassene NOx als auch das von der zweiten Zylindergruppe 1b ausgelassene NOx zu dem Katalysator 14. Als ein Ergebnis wird NOx in die Umgebungsluft freigelassen, ohne dass es in dem Katalysator 14 gereinigt wird. Wenn andererseits die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführt, dann passiert ein Teil des von der zweiten Zylindergruppe 1b ausgelassenen HC den NOx-OR-Katalysator 11a, ohne dass es in dem NOx-OR-Katalysator 11a oxidiert wird. Daher führt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb dann durch, um HC zu dem Katalysator 14 zuzuführen, wenn die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb durchführen muss, um dadurch das von der ersten Zylindergruppe 1a ausgelassene NOx durch das HC zu reinigen. Als ein Ergebnis ist es selbst dann möglich das NOx hervorragend zu reinigen, wenn die erste Zylindergruppe 1a den Fettbetrieb oder den Magerbetrieb durchführt.
  • Das heißt, wie in 6 gezeigt ist, wird dann, wenn die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb zeitweise durchführen muss, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T eines jeden Zylinders der zweiten Zylindergruppe 1b zeitweise zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)RR gemacht, welches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)S ist, sodass die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb zeitweise durchführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)RR ungeachtet der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen konstant eingestellt und wird beispielsweise bei 14,0 gehalten.
  • Wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases fett gemach ist, wird in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludiertes NOx davon freigegeben. Somit wird dann, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb auf diese Weise durchführt, zumindest ein Teil von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx davon freigeben und somit wird die NOx-Absorptionsfähigkeit des NOx-OR-Katalysators 11a wieder hergestellt. Daher ist es selbst dann, wenn die Menge von zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden NOx stark zunimmt, möglich zu verhindern, dass eine große Menge von NOx zu dem Katalysator 14 strömt, um dadurch NOx auf hervorragende Weise in dem Katalysator 14 zu reinigen. Man beachte dass dann, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases fett gemacht ist, das von dem NOx-OR- Katalysator 11a freigegebene NOx durch HC und CO usw. in dem einströmenden Abgas reduziert wird.
  • In einem Fall, in dem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T sehr mager, etwa 25,0 ist, falls ein Luft-Kraftstoff-Gemisch gebildet ist, das die Brennkammer im Wesentlichen gleichmäßig ausfüllt, wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch selbst dann nicht gezündet, wenn die (nicht gezeigte) Zündkerze zündet, da das Luft-Kraftstoff-Gemisch sehr mager ist. Als ein Ergebnis wird eine Fehlzündung auftreten. Daher wird dann in der in 1 gezeigten Kraftmaschine, wenn die Kraftmaschine einen Magerbetrieb durchführen muss, ein zündbares Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem beschränkten Bereich der Brennkammer ausgebildet und der andere Bereich der Brennkammer ist lediglich mit Luft oder nur mit Luft und dem EGR-Gas gefüllt und dann wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die Zündkerze gezündet. Als ein Ergebnis kann selbst dann, wenn ein Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis sehr mager ist, eine Fehlzündung verhindert werden. Alternativ können das gleichmäßige Luft-Kraftstoff-Gemisch und ein Wirbelstrom in der Brennkammer ausgebildet werden, um dadurch eine Fehlzündung zu verhindern.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 und 8 die Routine zum Ausüben des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels erläutert.
  • 7 zeigt eine Betriebssteuerroutine. Diese Routine wird durch Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeübt.
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf 7 in Schritt 40 beurteilt, ob ein Merker gesetzt ist, der dann gesetzt wird, wenn die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb durchführen muss. Wenn der Merker zurückgesetzt ist, schreitet die Routine zu Schritt 41, wo aus dem in 5B gezeigten Kennfeld in Übereinstimmung mit der Kraftmaschinenlast Q/N und der Kraftmaschinendrehzahl N [der Wert] Q(HC) berechnet wird. In dem folgenden Schritt 42 wird die HC-Menge S(HC) durch die folgende Gleichung berechnet: S(HC) = S(HC) + Q(HC)·DELTAa
  • Dann schreitet die Routine zu Schritt 43 vor, bei dem beurteilt wird, ob die HC-Menge S(HC) größer als der tolerierbare Maximalwert TM ist. Wenn S(HC) > TM ist, dann schreitet die Routine zu Schritt 44 vor, wo der Merker gesetzt wird. Das heißt, wenn S(HC) > TM ist, wird beurteilt, dass sich die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a verschlechtert hat und die erste Zylindergruppe 1a wird dazu gebracht, den Magerbetrieb durchzuführen. In dem folgenden Schritt 45 wird die HC-Menge S(HC) zurückgestellt. Dann wird der Verarbeitungskreislauf beendet. Wenn andererseits S(HC) ≤ TM in Schritt 43 ist, dann endet der Verarbeitungszyklus. Das heißt, wenn S(HC) ≤ TM ist, wird beurteilt, dass sich die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a nicht verschlechtert hat und der Fettbetrieb der ersten Zylindergruppe 1a wird fortgeführt.
  • Wenn der Merker gesetzt ist, schreitet die Routine von Schritt 40 zu Schritt 46 vor, bei dem der Zeitzählwert C um 1 inkrementiert wird. Der Zeitzählwert C gibt die Zeit wieder, während der die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb durchführt. In dem folgenden Schritt 47 wird beurteilt, ob der Zeitzählwert C größer als ein vorbestimmter Wert CMAX ist. CMAX entspricht der vorstehend erwähnten gewählten Zeit „t". Wenn C ≤ CMAX ist, wird beurteilt, dass die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a nicht ausreichend wiederhergestellt wurde und der Verarbeitungszyklus wird beendet. Das heißt, der Magerbetrieb der ersten Zylindergruppe 1a wird fortgeführt. Wenn andererseits C > CMAX ist, wird beurteilt, dass die gewählte Zeit "t„ seit dann verstrichen ist, als der Magerbetrieb des ersten Zylinders 1a gestartet wurde. Das heißt, es wird beurteilt, dass die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a wieder hergestellt wurde und die Routine schreitet zu Schritt 48 vor, bei dem der Merker zurückgesetzt wird. Dementsprechend wird der Magerbetrieb der ersten Zylindergruppe 1a gestoppt und der Fettbetrieb wird wieder aufgenommen. Dann schreitet die Routine zu Schritt 49 vor, bei dem der Zeitzählwert C gelöscht wird. Dann ist der Verarbeitungszyklus beendet.
  • 8 zeigt eine Berechnungsroutine der Kraftstoffeinspritzzeit TAU. Diese Routine wird durch Unterbrechung zu jedem vorbestimmten Kurbelwinkel ausgeführt.
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird zunächst in Schritt 60 die Kraftstoffeinspritzgrundzeit TB in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung auf Grundlage der Einlassluftmenge Q und der Kraftmaschinendrehzahl N berechnet. TB = (Q/N)·K
  • Im folgenden Schritt 61 wird beurteilt, ob die in dem vorliegenden Verarbeitungszyklus zu findende Kraftstoffeinspritzzeit TAU die Kraftstoffeinspritzzeit für die erste Zylindergruppe 1a oder für die zweite Zylindergruppe 1b ist. Wenn beurteilt wurde, dass die in dem gegenwärtigen Verarbeitungszyklus zu findende Kraftstoffeinspritzzeit TAU die Kraftstoffeinspritzzeit für die erste Zylindergruppe 1a, das heißt, den ersten Zylinder #1 ist, dann schreitet die Routine zu Schritt 62, bei dem der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAFA für die erste Zylindergruppe 1a berechnet wird. In dem folgenden Schritt 63 wird FAFA als FAF gespeichert. In dem folgenden Schritt 64 wird beurteilt, ob der Merker der in der in 7 gezeigten Routine gesetzt oder zurückgesetzt ist. Wenn der Merker gesetzt ist, das heißt, wenn die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb durchführen muss, dann schreitet die Routine zu Schritt 65 vor, bei dem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL eingestellt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL ungeachtet der Kraftmaschinenbetriebsbedingung bei einem konstanten Wert von 25,0 beibehalten. Daher wird in Schritt 65 (A/F)T auf 25,0 eingestellt. Dann schreitet die Routine zu Schritt 72. Wenn andererseits der Merker in Schritt 64 zurückgestellt ist, das heißt, wenn die erste Zylindergruppe 1a den Fettbetrieb durchführen muss, dann schreitet die Routine zu Schritt 66 vor, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R eingestellt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R ungeachtet der Kraftmaschinenbetriebsbedingung bei einem konstanten Wert von 14,0 beibehalten. Somit wird in Schritt 66 (A/F)T auf 14,0 eingestellt. Die Routine schreitet als Nächstes zu Schritt 72 vor.
  • Wenn in Schritt 61 bestimmt wird, dass die in dem vorliegenden Verarbeitungszyklus zu findendende Kraftstoffeinspritzzeit TAU für die zweite Zylindergruppe 1b, also für jeden von dem zweiten Zylinder #2, dem dritten Zylinder #3 und dem vierten Zylinder #4 ist, dann schreitet die Routine zu Schritt 67 vor, bei dem der Rückkopplungskorrekturkoeffizient FAFB für die zweite Zylindergruppe 1b berechnet wird. In dem folgenden Schritt 68 wird FAFB als FAF gespeichert. Im folgenden Schritt 69 wird beurteilt, ob der Merker eingestellt ist.
  • Wenn der Merker eingestellt ist, das heißt, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführen muss, schreitet die Routine zu Schritt 70 vor, bei dem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)RR eingestellt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)RR ungeachtet der Kraftmaschinenbetriebsbedingung bei einem konstanten Wert von 14,0 beibehalten. Somit wird in Schritt 70 (A/F)T auf 14,0 eingestellt. Dann schreitet die Routine zu Schritt 72 vor. Wenn im Gegensatz dazu der Merker zurückgestellt ist, das heißt wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb durchführen muss, dann schreitet die Routine zu Schritt 71, bei dem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T auf das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L eingestellt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L ungeachtet der Kraftmaschinenbetriebsbedingung bei einem konstanten Wert von 25,0 beibehalten. Somit wird in Schritt 71 (A/F)T auf 25,0 eingestellt. Dann schreitet die Routine zu Schritt 72.
  • In Schritt 72 wird die Kraftstoffeinspritzzeit TAU gemäß der folgenden Gleichung berechnet. TAU = TB·((A/F)S/(A/F)T)·FAF
  • Der Kraftstoff wird von jedem Kraftstoffinjektor 5 für die Zeitspanne der Kraftstoffeinspritzzeit TAU eingespritzt.
  • Als Nächstes wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Betriebssteuerverfahrens erläutert.
  • Wenn in dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel die kumulative Menge S(HC) des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden HC den tolerierbaren Maximalwert TM überschreitet, dann wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases zeitweise mager gemacht, um die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a wieder herzustellen, wobei die folgende Tatsache berücksichtigt wird. Das heißt, die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a verschlechtert sich, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases fett ist und die kumulative HC-Menge S(HC) erhöht ist. Mit anderen Worten wird der Wiederherstellungsbetrieb der katalytischen Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a nicht durchgeführt, solange die kumulative HC-Menge S(HC) den tolerierbaren Maximalwert TM nicht überschreitet, das heißt, solange die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a nicht auf den tolerierbaren Wert verschlechtert ist. Jedoch ist es möglich, den Wiederherstellungsbetrieb der katalytischen Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a bei relativ kurzen Intervallen durchzuführen, bevor sich die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a auf den tolerierbaren Wert verschlechtert hat. Ein solcher Wiederherstellungsbetrieb der katalytischer Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a bei kurzen Intervallen hält die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a bei einem hohen Niveau.
  • Es ist andererseits wünschenswert, dass die Größe der Abgasreinigungsvorrichtung so klein wie möglich ist. Somit ist es nicht vorzuziehen, dass das Volumen des NOx-OR-Katalysators 11a erhöht ist. Falls jedoch das Volumen des NOx-OR-Katalysators 11a verringert ist, dann ist die NOx-Okklusionsfähigkeit des NOx-OR-Katalysators 11a reduziert. Somit kann der NOx-OR-Katalysator 11a einfach mit NOx gesättigt werden. Daher ist es zum Freigeben von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx nötig, dass das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx- OR-Katalysator 11a strömenden Abgases zeitweise bei relativ kurzen Intervallen fett gemacht wird. Auf diese Weise wird eine Menge von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx gefunden und wenn die gefundene NOx-Menge einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet, dann wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases temporär fett gemacht. Als ein Ergebnis wird in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludiertes NOx freigegeben und die NOx-Okklusionsfähigkeit des NOx-OR-Katalysators 11a wird sichergestellt.
  • Wie vorstehend erwähnt ist, ist es für die Abgasreinigung vorzuziehen, dass das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases mager gemacht ist, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases fett gemacht ist. Falls das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases in Übereinstimmung mit der Menge von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx zeitweise fett gemacht ist und das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a in Übereinstimmung mit dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases mager gemacht ist, werden die folgenden drei Punkte erhalten. Das heißt, die NOx-Okklusionsfähigkeit des NOx-OR-Katalysators 11a ist sichergestellt, das Abgas wird hervorragend gereinigt und der Wiederherstellungsbetrieb der katalytischen Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a wird bei relativ kurzen Intervallen durchgeführt. Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Menge von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx herausgefunden und wenn die NOx-Menge den vorstehend erwähnten Maximalwert überschreitet, dann wird das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases zeitweise fett gemacht und das Abgas-Luft- Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases wird zeitweise mager gemacht.
  • Zudem führt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Zylindergruppe 1a den Fettbetrieb durch, um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases fett zu machen und führt den Magerbetrieb aus, um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden Abgases mager zu machen. Ferner führt die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durch, um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases fett zu machen und führt den Magerbetrieb durch, um das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases mager zu machen. Das heißt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die erste Zylindergruppe 1a den Fettbetrieb durch und die zweite Zylindergruppe 1b führt den Magerbetrieb durch. Falls die Menge von in dem NOx-OR-Katalysator okkludierten NOx den Maximalwert überschreitet, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb durchführt, dann führt die erste Zylindergruppe 1a zeitweise den Magerbetrieb durch und die zweite Zylindergruppe 1b führt zeitweise den Fettbetrieb durch. Man beachte dass dann, wenn die zweite Zylindergruppe 1b zeitweise den Fettbetrieb durchführen muss und die erste Zylindergruppe 1a zeitweise den Magerbetrieb durchführen muss, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T eines jeden Zylinders der zweiten Zylindergruppe 1b gleich dem vorstehend erwähnten fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)RR gemacht sein kann und dass jenes des Zylinders der ersten Zylindergruppe 1a gleich dem vorstehend erwähnten mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)LL gemacht sein kann.
  • Die Zeitspanne, während der die zweite Zylindergruppe 1b zeitweise den Fettbetrieb durchführt und die erste Zylindergruppe 1a zeitweise den Magerbetrieb durchführt, kann auf jede Zeitspanne eingestellt sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die zweite Zylindergruppe 1b dazu gebracht, den Magerbetrieb wieder aufzunehmen und die erste Zylindergruppe 1a wird dazu gebracht, in Übereinstimmung damit den Magerbetrieb wieder aufzunehmen, falls die Menge von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx auf unterhalb eines vorbestimmten Minimalwerts abnimmt, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführt.
  • Es ist schwierig, die Menge von in dem NOx-OR-Katalysator okkludierten NOx direkt herauszufinden. Somit wird in diesem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Menge von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx aus der Menge von zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden NOx, das heißt, der Menge von NOx abgeschätzt, die von der zweiten Zylindergruppe 1b ausgelassen wird. Die Menge von von einer Kraftmaschine pro Zeiteinheit ausgelassenem Abgas nimmt nämlich zu, wenn die Kraftmaschinendrehzahl N zunimmt und somit nimmt die Menge von pro Zeiteinheit zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden NOx zu, wenn die Kraftmaschinendrehzahl N zunimmt. Wenn die Kraftmaschinenlast Q/N zunimmt, dann nimmt die Menge von von der Kraftmaschine ausgelassenem Abgas zu und die Verbrennungstemperatur wird erhöht und somit nimmt die Menge von einströmendem NOx zu.
  • 9A zeigt die durch Versuche erhalte Beziehung zwischen der Menge Q(NOx) von von der zweiten Zylindergruppe 1b pro Zeiteinheit ausgelassenem NOx, der Kraftmaschinenlast Q/N und der Kraftmaschinendrehzahl N bei einem konstanten mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L. In 9A drückt jede Kurve eine gleiche NOx-Menge aus. Wie in 9A gezeigt ist, nimmt die Menge Q(NOx) von von der zweiten Zylindergruppe 1b pro Zeiteinheit ausgelassenem NOx zu, wenn die Kraftmaschinenlast Q/N zunimmt und wenn die Kraftmaschinendrehzahl N zunimmt. Man beachte, dass die in 9A gezeigte NOx-Menge Q(NOx) in Form eines in 9B gezeigten Kennfelds in dem ROM 22 gespeichert wird.
  • Das heißt, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb durchführt, dann nimmt die Menge S(NOx) von in dem NOx-OR-Katalysator 11a NOx um Q(NOx) pro Zeiteinheit zu. Somit wird die Menge S(NOx) von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb durchführt, durch die folgende Gleichung ausgedrückt: S(NOx) = S(NOx) + Q(NOx)·DELTAna,wobei DELTAna ein Intervall einer Erfassungszeit von Q(NOx) wiedergibt. Somit gibt Q(NOx)·DELTAna die Menge von in dem NOx-OR-Katalysator 11a seit der vorangehenden Verarbeitungsroutine bis zur gegenwärtigen Verarbeitungsroutine okkludierten NOx wieder. Falls die NOx-Menge S(NOx) einen vorbestimmten Maximalwert MAX(NOx) überschreitet, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb durchführt und die erste Zylindergruppe 1a den Fettbetrieb durchführt, dann muss die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführen und die erste Zylindergruppe 1a muss den Magerbetrieb durchführen.
  • Andererseits zeigt 10A eine Menge D(NOx) von von dem NOx-OR-Katalysator 11a pro Zeiteinheit ausgelassenem NOx, die durch Versuche erhalten wird. In 10A gibt die durchgezogenen Linie einen Zustand wieder, in dem die Temperatur des NOx-OR-Katalysators 11a hoch ist und die gestrichelte Linie gibt einen Zustand wieder, in dem die Temperatur des NOx-OR-Katalysators 11a niedrig ist. In 10A bezeichnet TIME eine Zeit von dann, wenn die Fettbetriebzeit TR gestartet wurde, das heißt, von dann, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)T von dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L auf das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)R geändert wurde. Wenn die Temperatur des NOx-OR-Katalysators 11a höher ist, dann nimmt die Zerlegungsrate von NOx in dem NOx-OR-Katalysator 11a zu. Somit wird dann, wie durch die durchgezogene Linie in 10A gezeigt ist, wenn die Temperatur des NOx-OR-Katalysators 11a hoch ist, das heißt, wenn eine Temperatur TNC des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases hoch ist, eine große Menge von NOx von dem NOx-OR-Katalysator 11a freigegeben, bevor das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases an der Oberfläche des NOx-OR-Katalysators 11a ausreichend fett wird. Wie durch die gestrichelte Linie in 10A gezeigt ist, wird dann, wenn die Temperatur des NOx-OR-Katalysators 11a niedrig ist, das heißt, wenn die Temperatur TNC niedrig ist, eine kleine Menge von NOx von dem NOx-OR-Katalysator 11a freigegeben. Mit anderen Worten nimmt die Menge D(NOx) von von dem NOx-OR-Katalysator 11a freigegebenen NOx mit dem Höherwerden der Abgastemperatur TNC zu. Die NOx-Menge D(NOx) wird im Vorfeld als eine Funktion der Abgastemperatur TNC und der Zeit TIME in dem ROM 22 in Form des in 10B gezeigten Kennfelds gespeichert.
  • Die Temperatur TNC des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases kann beispielsweise durch einen Sensor bestimmt werden. Jedoch wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Temperatur TNC des zu dem NOx-OR-Katalysator 11a strömenden Abgases aus dem Kraftmaschinenbetriebszustand, das heißt, der Kraftmaschinenlast Q/N und der Kraftmaschinendrehzahl N abgeschätzt. TNC wird nämlich im Vorfeld durch Versuche erhalten und in dem ROM 22 in der Form eines in 11 gezeigten Kennfelds gespeichert.
  • Man beachte, dass die Menge Q(NOx) des von der zweiten Zylindergruppe 1b pro Zeiteinheit ausgelassenen NOx in Übereinstimmung mit dem Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis variiert. Falls das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L beispielsweise in Übereinstimmung mit dem Kraftmaschinenbetriebszustand dazu gebracht wird, sich zu ändern, ist es somit nötig, das aus dem in 9B gezeigten Kennfeld erhaltene Q(NOx) in Übereinstimmung mit dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L zu korrigieren. Alternativ ist es notwendig, Q(NOx) unter Verwendung eines Kennfelds zu finden, das die Beziehungen zwischen dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)L und der Menge Q(NOx) ausdrückt.
  • Das heißt, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführt, dann wird die Menge S(NOx) von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx um D(NOx) pro Zeiteinheit reduziert. Somit wird dann, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführt, die Menge S(NOx) von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx durch folgende Gleichung ausgedrückt. S(NOx) = S(NOx) – D(NOx)·DELTAnd,wobei DELTAnd ein Intervall der Erfassungszeit von D(NOx) wiedergibt. Somit gibt Q(NOx) – DELTAnd eine Menge von von dem NOx-OR-Katalysator 11a in einer Zeitspanne seit der vorangehenden Verarbeitungsroutine bis zu der gegenwärtigen Verarbeitungsroutine freigegebenem NOx wieder. Falls die NOx-Menge S(NOx) niedriger als ein vorbestimmter Minimalwert MIN(NOx) wird, wenn die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführt und die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb durchführt, dann muss die zweite Zylindergruppe 1b den Magerbetrieb durchführen und die erste Zylindergruppe 1a muss den Fettbetrieb durchführen.
  • 12 zeigt eine Betriebssteuerroutine gemäß dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel. Diese Routine wird durch Unterbrechung zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt.
  • Unter Bezugnahme auf 12 wird zunächst in Schritt 80 beurteilt, ob der Merker gesetzt ist, der dann gesetzt wird, wenn die erste Zylindergruppe 1a den Magerbetrieb durchführen muss und die zweite Zylindergruppe 1b den Fettbetrieb durchführen muss, um die katalytische Aktivität des Dreiwegekatalysators 8a wieder herzustellen. Wenn der Merker zurückgesetzt ist, schreitet die Routine zu Schritt 81 vor, wo Q(NOx) aus dem in 9B gezeigten Kennfeld berechnet wird. Im folgenden Schritt 82 wird die Menge S(NOx) des okkludierten NOx auf Grundlage der folgenden Gleichung berechnet. S(NOx) = S(NOx) + Q(NOx)·DELTAna,wobei DELTAnd ein Zeitintervall seit dem vorhergehenden Verarbeitungszyklus bis zu dem gegenwärtigen Verarbeitungszyklus wiedergibt. In dem folgenden Schritt 83 wird bestimmt, ob die NOx-Menge S(NOx) größer als die maximale Menge MAX(NOx) ist, die in Übereinstimmung mit der Okklusionskapazität des NOx-OR-Katalysators 11a bestimmt wird. Wenn S(NOx) ≤ MAX(NOx) ist, dann wird der Verarbeitungszyklus beendet.
  • Das heißt, wenn S(NOx) ≤ MAX(NOx) ist, dann wird beurteilt, dass die NOx-Okklusionsfähigkeit des NOx-OR-Katalysators 11a noch groß ist und der Magerbetrieb der zweiten Zylindergruppe 1b und der Fettbetrieb der ersten Zylindergruppe 1a werden fortgeführt.
  • Wenn im Gegensatz dazu in Schritt 83 S(NOx) > MAX(NOx) ist, dann schreitet die Routine zu Schritt 84 vor, wo der Merker gesetzt wird und dann wird der Verarbeitungszyklus beendet. Das heißt, wenn S(NOx) > MAX(NOx) ist, dann wird beurteilt, dass die NOx-Okklusionsfähigkeit des NOx-OR-Katalysators 11a kleiner wird und somit wird der Magerbetrieb der zweiten Zylindergruppe 1b gestoppt und der Fettbetrieb wird gestartet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Fettbetrieb der ersten Zylindergruppe 1a gestoppt und der Magerbetrieb wird gestartet.
  • Wenn der Merker gesetzt ist, dann schreitet die Routine von Schritt 80 zu Schritt 85, wo die Abgastemperatur TNC aus dem in 11 gezeigten Kennfeld berechnet wird. Im folgenden Schritt 86 wird aus dem in 10B gezeigten Kennfeld D(NOx) berechnet. In dem folgenden Schritt 87 wird die Menge S(NOx) von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx auf Grundlage der folgenden Gleichung berechnet. S(NOx) = S(NOx) – D(NOx)·DELTAnd,wobei DELTAnd ein Zeitintervall von dem vorhergehenden Verarbeitungszyklus bis zu dem gegenwärtigen Verarbeitungszyklus ist. Im folgenden Schritt 88 wird beurteilt, ob die NOx-Menge S(NOx) kleiner als der Minimalwert MIN(NOx) ist. Wenn S(NOx) > MIN(NOx) ist, dann wird der Verarbeitungszyklus beendet. Das heißt, wenn S(NOx) ≥ MIN(NOx) ist, dann wird beurteilt, dass die Okklusionskapazität des NOx-OR-Katalysators 11a nicht ausreichend groß wird und der Fettbetrieb der zweiten Zylindergruppe 1b und der Magerbetrieb der ersten Zylindergruppe 1a werden fortgeführt.
  • Wenn im Gegensatz dazu in Schritt 88 S(NOx) < MIN(NOx) ist, dann schreitet die Routine zu Schritt 89 vor, wo der Merker zurückgesetzt wird und dann wird der Verarbeitungszyklus beendet. Das heißt, wenn S(NOx) < MIN(NOx) ist, dann wird beurteilt, dass die Okklusionsfähigkeit des NOx-OR-Katalysators 11a ausreichend groß wird und der Fettbetrieb der zweiten Zylindergruppe 1b wird gestoppt und der Magerbetrieb wird gestartet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Magerbetrieb der ersten Zylindergruppe 1a gestoppt und der Fettbetrieb wird gestartet. In der in 8 gezeigten Routine wird die Kraftstoffeinspritzzeit TAU auf Grundlage dessen berechnet, ob der in der in 12 gezeigten Routine gesteuerte Merker gesetzt oder zurückgesetzt ist.
  • In dem unter Bezugnahme auf 1 bis 7 erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Menge S(HC) des kumulativen HC, das zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömt, herausgefunden und die Betriebsbedingungen der ersten und zweiten Zylindergruppe 1a und 1b werden in Übereinstimmung mit dem Wert S(HC) geändert. Das heißt, die Betriebsbedingung der ersten Zylindergruppe 1a wird von dem Fettbetrieb auf den Magerbetrieb geändert und die der zweiten Zylindergruppe 1b wird von dem Magerbetrieb auf den Fettbetrieb geändert. In dem unter Bezugnahme auf 8 bis 12 erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Menge S(NOx) von in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx herausgefunden und die Betriebszustände der ersten und zweiten Zylindergruppen 1a und 1b werden in Übereinstimmung mit dem S(NOx) geändert. Wahlweise werden sowohl die kumulative Menge S(HC) des zu dem Dreiwegekatalysator 8a strömenden HC als auch die Menge S(NOx) des in dem NOx-OR-Katalysator 11a okkludierten NOx herausgefunden und die Betriebsbedingungen der ersten und zweiten Zylindergruppe 1a und 1b können in Übereinstimmung mit einem von S(HC) und S(NOx) geändert werden. In diesem Fall können die Betriebsbedingungen der ersten und zweiten Zylindergruppe 1a und 1b geändert werden, wenn S(HC) größer als der tolerierbare Maximalwert TM wird oder wenn S(NOx) größer als der Maximalwert MAX wird. Ferner können alternativ die Betriebsbedingungen der ersten und zweiten Zylindergruppe 1a und 1b in Übereinstimmung mit den Charakteristiken, dem Material oder der Kapazität eines jeden Katalysators oder okkludierten Materials oder dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases oder dessen Strömungsrate geändert werden.
  • Ferner können der tolerierbare Maximalwert TM für die kumulative HC-Menge S(HC) und der Maximalwert MAX und der Minimalwert MIN für die okkludierte NOx-Menge S(NOx) in Übereinstimmung mit der Charakteristik, dem Material oder der Kapazität eines jeden Katalysators oder okkludierenden Materials oder dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases oder dessen Strömungsrate oder dem Kraftmaschinenbetriebszustand geändert werden. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht die erste Zylindergruppe 1a aus einem einzelnen Zylinder und die zweite Zylindergruppe 1b besteht aus drei Zylindern. Alternativ kann die erste Zylindergruppe 1a aus einer Vielzahl von Zylindern bestehen und die zweite Zylindergruppe 1b kann aus einem einzelnen Zylinder bestehen. Jedoch ist es wünschenswert, die Kraftstoffverbrauchsrate so stark wie möglich zu reduzieren. Somit ist es vorzuziehen, dass die Anzahl von Zylindern der zweiten Zylindergruppe 1b, die im Wesentlichen den Magerbetrieb durchführt, so groß wie möglich ist. Man beachte, dass in einem Fall, in dem die erste Zylindergruppe 1a aus einer Vielzahl von Zylindern besteht, die Sollsteuerwerte (A/F)T des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von allen Zylindern der ersten Zylindergruppe 1a für jeden Zylinder gleich gemacht sind.
    • 1
    Kraftmaschinenkörper
    1a
    Erster Zylindergruppe
    1b
    Zweiter Zylindergruppe
    5
    Kraftstoffinjektor
    8
    NH3-Synthesekatalysator
    8a
    Dreiwegekatalysator
    11
    NOx okkludierender und freigebender Katalysator
    13
    Zusammenführungsauslassrohr
    14
    Abgasreinigungskatalysator

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases einer Brennkraftmaschine, die eine Vielzahl von Zylindern hat, welche in erste und zweite Zylindergruppen (1a, 1b) geteilt sind, und die jeweils an die ersten und zweiten Zylindergruppen (1a, 1b) angeschlossene erste (7) und zweite (10) Auslassdurchlässe hat, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen NH3-Synthesekatalysator (8), der in dem ersten Auslassdurchlass (7) angeordnet ist, wobei der NH3-Synthesekatalysator (8) NH3 von zumindest einem Teil von NOx in dem einströmenden Abgas synthetisiert, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett ist; erste Fettungsmittel zum Fettmachen des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den NH3-Synthesekatalysator (8) strömenden Abgases, um NH3 zu synthetisieren; einen Zusammenführungsauslassdurchlass (13), der den ersten Durchlass (7) stromabwärts des NH3-Synthesekatalysators (8) und den zweiten Auslassdurchlass (10) zusammenführt, um in dem NH3-Synthesekatalysator (8) synthetisiertes NH3 und NOx von dem zweiten Auslassdurchlass (10) miteinander in Kontakt kommen zu lassen, um das NOx durch das NH3 zu reduzieren; erste Magerungsmittel zum temporären Magermachen des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den NH3- Synthesekatalysator (8) strömenden Abgases; wobei eine kumulative Menge von zu dem NH3-Synthesekatalysator (8) strömenden Kohlenwasserstoff (HC) erhalten wird, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zu dem NH3-Synthesekatalysator (8) strömenden Abgases fett ist, und dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magerungsmittel den Magerungsbetrieb durchführt, wenn die kumulative HC-Menge größer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert wird.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine zweite Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung zum Steuern des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der zweiten Zylindergruppe aufweist, wobei die zweite Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der zweiten Zylindergruppe mager macht.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, die ferner einen NOx absorbierenden und reduzierenden (NOx-OR) Katalysator aufweist, der in dem zweiten Auslassdurchlass angeordnet ist, wobei der NOx-OR Katalysator NOx darin absorbiert, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und das aufgeschlossene NOx davon freigibt und das NOx reduziert, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einströmenden Abgases fett ist, und mit einem zweiten Fettungsmittel zum temporären Fettmachen des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-OR-Katalysators strömenden Abgases, um das absorbierte NOx von dem NOx-OR-Katalysators freizugeben, wobei das erste Magerungsmittel den Magerungsbetrieb durchführt, wenn das zweite Fettungsmittel den Fettungsbetrieb durchführt.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner mit einer Abschätzeinrichtung zum Abschätzen einer Menge von in dem NH3-OR-Katalysator absorbierten NOx, wobei das zweite Fettungsmittel den Fettungsbetrieb durchführt, wenn die abgeschätzte NOx-Menge größer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert wird.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das zweite Fettungsmittel den Fettungsbetrieb stoppt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2772425B1 (fr) * 1997-12-17 2000-03-03 Renault Dispositif d'echappement pour moteur a combustion interne a faible taux d'emission d'oxydes d'azote et procede de reduction des oxydes d'azote emis dans les gaz d'echappement
DE19758018A1 (de) * 1997-12-29 1999-07-01 Volkswagen Ag Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators eines Verbrennungsmotors
JP2000102728A (ja) * 1998-09-29 2000-04-11 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
DE19903533A1 (de) * 1999-01-29 2000-08-10 Degussa Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in sauerstoffhaltigen Abgasen
JP3680611B2 (ja) * 1999-02-03 2005-08-10 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19909933A1 (de) * 1999-03-06 2000-09-07 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion und Betriebsverfahren hierfür
JP2000297628A (ja) * 1999-04-16 2000-10-24 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置の劣化判別装置
JP2000320371A (ja) 1999-05-10 2000-11-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
FR2796102B1 (fr) * 1999-07-07 2002-08-16 Renault Procede et dispositif de purge en oxydes de soufre d'un pot catalytique de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
JP3598894B2 (ja) * 1999-07-28 2004-12-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE10003903B4 (de) * 2000-01-29 2009-12-17 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Betriebes eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit einer mehrflutigen Abgasreinigungsanlage
DE10005954A1 (de) * 2000-02-09 2001-08-16 Bosch Gmbh Robert Entschwefelung eines Speicherkatalysators durch Aufheizen
US6519933B2 (en) * 2000-03-21 2003-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine having variable valve control system and NOx catalyst
JP4114322B2 (ja) * 2000-03-30 2008-07-09 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3687495B2 (ja) * 2000-06-26 2005-08-24 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE60111315T2 (de) * 2000-08-22 2006-03-23 Mazda Motor Corp. Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine
US6360713B1 (en) * 2000-12-05 2002-03-26 Ford Global Technologies, Inc. Mode transition control scheme for internal combustion engines using unequal fueling
DE20106078U1 (de) 2001-04-06 2001-06-07 Klein, Kira, 45657 Recklinghausen Sortierhilfe zur Kennzeichnung und Sortierung von Wäsche
DE10124549A1 (de) 2001-05-19 2002-11-28 Degussa Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak im mageren Abgas eines Verbrennungsprozesses
US6550240B2 (en) * 2001-09-14 2003-04-22 Ford Global Technologies, Inc. Lean engine control with multiple catalysts
EP1458960B1 (de) 2001-12-20 2011-02-09 Johnson Matthey Public Limited Company Verbesserungen bei der selektiven katalytischen reduktion
US7552583B2 (en) * 2004-11-08 2009-06-30 Caterpillar Inc. Exhaust purification with on-board ammonia production
US7332135B2 (en) * 2002-10-22 2008-02-19 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
US6892530B2 (en) * 2002-11-21 2005-05-17 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
US6732507B1 (en) 2002-12-30 2004-05-11 Southwest Research Institute NOx aftertreatment system and method for internal combustion engines
US7490464B2 (en) * 2003-11-04 2009-02-17 Basf Catalysts Llc Emissions treatment system with NSR and SCR catalysts
US7117669B2 (en) * 2004-05-05 2006-10-10 Eaton Corporation Temperature swing adsorption and selective catalytic reduction NOx removal system
US7213395B2 (en) * 2004-07-14 2007-05-08 Eaton Corporation Hybrid catalyst system for exhaust emissions reduction
US20070227143A1 (en) * 2004-11-08 2007-10-04 Robel Wade J Exhaust purification with on-board ammonia production
US7371353B2 (en) * 2005-08-31 2008-05-13 Caterpillar Inc. Exhaust purification with on-board ammonia production
US20070068142A1 (en) * 2005-09-27 2007-03-29 Robel Wade J Engine system with low and high NOx generation algorithms and method of operating same
US7712308B2 (en) * 2005-11-08 2010-05-11 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Selective catalyst reduction of nitrogen oxides with hydrogen
US7485272B2 (en) * 2005-11-30 2009-02-03 Caterpillar Inc. Multi-stage system for selective catalytic reduction
US7805929B2 (en) * 2005-12-21 2010-10-05 Caterpillar Inc Selective catalytic reduction system
US7490462B2 (en) * 2006-02-21 2009-02-17 Caterpillar Inc. Turbocharged exhaust gas recirculation system
US7464540B2 (en) * 2006-05-31 2008-12-16 Caterpillar Inc. Ammonia producing engine utilizing oxygen separation
JP4463248B2 (ja) * 2006-07-31 2010-05-19 本田技研工業株式会社 ＮＯｘ低減化システムの制御方法
US20080022666A1 (en) * 2006-07-31 2008-01-31 Driscoll James J Balanced partial two-stroke engine
US7490466B2 (en) * 2006-07-31 2009-02-17 Caterpillar Inc. Exhaust gas recirculation and selective catalytic reduction system
US7673446B2 (en) * 2007-01-29 2010-03-09 Caterpillar Inc. Dual path exhaust emission control system
US20080302093A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-11 David Todd Montgomery Multi-engine system with on-board ammonia production
US20080295494A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 James Joshua Driscoll Multi-engine system with on-board ammonia production
JP4983491B2 (ja) * 2007-09-05 2012-07-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8291695B2 (en) * 2008-12-05 2012-10-23 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling exhaust emissions in a spark-ignition direct-injection engine
US9662611B2 (en) 2009-04-03 2017-05-30 Basf Corporation Emissions treatment system with ammonia-generating and SCR catalysts
US8919099B2 (en) * 2011-06-10 2014-12-30 GM Global Technology Operations LLC System and method for determining an ammonia generation rate in a three-way catalyst
US9714625B2 (en) 2011-07-28 2017-07-25 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling ammonia levels in a selective catalytic reduction catalyst using a nitrogen oxide sensor
JP5653894B2 (ja) * 2011-12-09 2015-01-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US9188071B2 (en) 2012-05-15 2015-11-17 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling an engine based on ammonia storage in multiple selective catalytic reduction catalysts
US9222420B2 (en) * 2012-08-02 2015-12-29 Ford Global Technologies, Llc NOx control during cylinder deactivation
US9228467B2 (en) * 2013-09-10 2016-01-05 GM Global Technology Operations LLC Urea injection controller for a motorized system
DE112014006612T5 (de) * 2014-04-24 2017-01-05 Cummins Inc. Zylinderdeaktivierung zur Katalysatortrocknung
US9512762B2 (en) * 2014-08-13 2016-12-06 Southwest Research Institute Internal combustion engine having dedicated cylinder(s) for generation of both EGR and exhaust aftertreatment reductant for NOx-reducing catalyst
US11686263B1 (en) * 2022-01-06 2023-06-27 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling selective catalytic reductant catalyst of a gasoline engine

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3767764A (en) * 1971-12-09 1973-10-23 Grace W R & Co System for removing nitrogen oxide from automotive exhaust
US3825654A (en) * 1972-04-21 1974-07-23 Gulf Research Development Co Process for reducing the content of nitrogen oxides in the exhaust gases from internal combustion engines
JPS5518539B2 (de) * 1972-11-14 1980-05-20
US4895875A (en) * 1988-06-13 1990-01-23 Church & Dwight Co., Inc. Stabilized peroxide solutions
JP2830001B2 (ja) * 1989-01-27 1998-12-02 三菱自動車工業株式会社 内燃エンジンの空燃比フィードバック制御装置
JP2748686B2 (ja) * 1990-11-16 1998-05-13 トヨタ自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火機関
ATE148368T1 (de) * 1991-04-22 1997-02-15 Corning Inc Katalytisches reaktorsystem
US5410873A (en) * 1991-06-03 1995-05-02 Isuzu Motors Limited Apparatus for diminishing nitrogen oxides
JP3038368B2 (ja) 1991-06-11 2000-05-08 株式会社ジェイエスピー ポリスチレン系樹脂発泡シート
JP2967113B2 (ja) * 1991-06-12 1999-10-25 株式会社豊田中央研究所 排気浄化方法
EP0560991B9 (de) * 1991-10-03 2005-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gerät zum reinigen von verbrennungsmotor-abgasen
JP2722951B2 (ja) * 1992-06-25 1998-03-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JPH06101463A (ja) * 1992-09-24 1994-04-12 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの排気ガス浄化装置
JP2830665B2 (ja) * 1992-12-14 1998-12-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2845080B2 (ja) * 1993-03-17 1999-01-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP0621400B1 (de) * 1993-04-23 1999-03-31 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden
JP3246086B2 (ja) * 1993-06-11 2002-01-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JPH0754697A (ja) * 1993-08-10 1995-02-28 Nissan Motor Co Ltd エンジンの制御装置
JP2996084B2 (ja) * 1993-12-28 1999-12-27 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3624429B2 (ja) * 1994-02-28 2005-03-02 株式会社日立製作所 内燃機関の制御装置
JP2979956B2 (ja) * 1994-05-20 1999-11-22 三菱自動車工業株式会社 内燃エンジンの燃焼制御装置
JPH084522A (ja) * 1994-06-06 1996-01-09 Hitachi Ltd 内燃機関の排気浄化装置及びその方法
US5657625A (en) * 1994-06-17 1997-08-19 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus and method for internal combustion engine control
IT1266889B1 (it) * 1994-07-22 1997-01-21 Fiat Ricerche Metodo di autoinnesco della rigenerazione in un filtro particolato per un motore diesel con sistema d'iniezione a collettore comune.
JP3427581B2 (ja) * 1994-09-13 2003-07-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3440654B2 (ja) * 1994-11-25 2003-08-25 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置
DE19510642C2 (de) * 1994-12-02 1997-04-10 Volkswagen Ag Verfahren zur Reduzierung von Schadstoffen des Abgases einer mehrere Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine
JPH09133032A (ja) * 1995-11-10 1997-05-20 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2812300B2 (ja) * 1996-05-13 1998-10-22 日本電気株式会社 増幅回路
JP3454334B2 (ja) * 1996-06-18 2003-10-06 トヨタ自動車株式会社 排気浄化方法及びその装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0861972B1 (de) 2006-08-09
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