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Dokumentenidentifikation DE69836708T2 11.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000901809
Titel Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
Anmelder Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ogawa, Ken, 4-1, Chuo 1-chome, Wako-shi, Saitama, JP;
Komoriya, Isao, 4-1, Chuo 1-chome, Wako-shi, Saitama, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69836708
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.08.1998
EP-Aktenzeichen 983064858
EP-Offenlegungsdatum 17.03.1999
EP date of grant 27.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse B01D 53/94(2006.01)A, F, I, 20061128, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F01N 9/00(2006.01)A, L, I, 20061128, B, H, EP   F02D 41/14(2006.01)A, L, I, 20061128, B, H, EP   F01N 3/20(2006.01)A, L, I, 20061128, B, H, EP   F02D 41/02(2006.01)A, L, I, 20061128, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine, und betrifft insbesondere ein Brennkraftmaschinen-Abgasreinigungssystem, welches einen NOx-Reduktionskatalysator mit selektiver Reduktion verwendet, um NOx (Stickoxide) in einem Oxidierungszustand in dem Abgas durch die Verwendung von Kohlenwasserstoffen als ein Reduzierungsmittel zu verringern.

Einer der bekannten Nox-(Stickoxide)-Reduktionskatalysatoren mit selektiver Reduktion, welcher NOx in einer Oxidationsatmosphäre in dem Abgas zersetzt, ist der Katalysator, welcher z.B. von den US-Patenten mit den Nummern 5.326.735 und 5.487.268 gelehrt wird, die Iridium und ein Alkalierdmetall umfassen, welche zusammen auf einem Substrat (Monolith) getragen werden, das aus wenigstens einem Material (Substanz) besteht, welches unter Metall-Carbiden und Metall-Nitriden ausgewählt wird. Ein weiterer Katalysator ist jener, welcher von dem US-Patent mit der Nummer 5.402.641 gelehrt wird, der ein NOx-Absorptionsmittel ist, welches aus Platin (Pt) oder einem ähnlichen wertvollen Metall besteht, das auf einem Substrat (Monolith) getragen ist und als ein absorbierender Katalysator bezeichnet wird.

Es wird der zuerst erwähnte Katalysator betrachtet. Das US-Patent mit der Nummer 5.357.749 z.B. lehrt ein System zum Reinigen von Abgas, indem dieser Katalysatortyp verwendet wird und indem die NOx-Bestandteilkonzentration und die HC-Bestandteilkonzentration in dem Abgas auf ein vorgeschriebenes Verhältnis reguliert wird.

Es wird der zuletzt erwähnte Katalysator betrachtet. Das US-Patent mit der Nummer 5.402.641 lehrt ein System, welches mit einem Katalysator versehen ist, der aus einem NOx-Absorptionsmittel, wie z.B. einem Alkalierdmetalloxid, besteht. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist und die Temperatur des Abgases (oder des Katalysators) hoch ist, steuert/regelt das System das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis intermittierend oder fortdauernd, um eine SOx Kontaminierung des NOx absorbierenden Zersetzungskatalysators zu unterdrücken und eine Regenerierung desselben dann zu ermöglichen, wenn die Kontaminierung auftritt.

Die US-A-5.661.972 und ihr Familienmitglied JP-A-7305647 offenbaren ein Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Katalysator, bei welchem eine elektronische Steuer/Regeleinheit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, welches der Maschine zugeführt wird, in Erwiderung auf die Maschinendrehzahl, Maschinenlast und die geschätzte Katalysatortemperatur einstellt. Während des normalen Betriebs der Maschine wird das der Maschine zugeführte Luft/Kraftstoff-Gemisch mager gehalten, und die Katalysatortemperatur befindet sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs. Die elektronische Steuer/Regeleinheit bestimmt die Katalysatortemperatur auf Grundlage der Maschinendrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.

Kürzlich jedoch hat sich der Trend hin zu magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnissen, wie man sie bei Magerverbrennungsmaschinen und direkten Einspritzmaschinen sieht (in welchen der Kraftstoff direkt in den Maschinenzylinder eingespritzt wird), einen Bedarf an einer höheren NOx-Bestandteilreinigungsleistung in einer Oxidierungsumgebung geschaffen.

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es deshalb, ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine des zuvor genannten Typs bereitzustellen, wobei ein Nox-(Stickoxid)-Reduktionskatalysator mit selektiver Reduktion verwendet wird, insbesondere ein Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion, welcher aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidsubstrat (Monolith) und auf dem Substrat (Monolith) getragenem Iridium als das aktive Material (Substanz) besteht, welches eine verbesserte NOx-Bestandteilreinigungsleistung in einer Oxidierungsumgebung in dem Abgas bietet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit ein System bereitgestellt zur Reinigung von Abgas einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Katalysator (28) in einem Abgassystem (26) der Maschine, wobei das System umfasst:

Maschinenbetriebszustandserfassungsmittel (40, 44) zur Erfassung wenigstens der Maschinendrehzahl (NE) und der Maschinenlast (PBA);

Katalysatortemperaturbestimmungsmittel zur Bestimmung einer Temperatur des Katalysators; und

eine elektronische Steuer/Regeleinheit (34) zum Setzen eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (KCMD), welches der Maschine zugeführt werden soll, auf Grundlage von wenigstens der erfassten Maschinendrehzahl und Maschinenlast (S112);

wobei der Katalysator ein Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion ist, welcher aufgebaut ist aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidträger und auf dem Träger getragenem Iridium als einer aktiven Art, und wobei er Stickoxid reduziert, wenn von der Maschine erzeugtes Abgas sich in einem Oxidierungszustand befindet; und

wobei die elektronische Steuer/Regeleinheit (34) Mittel umfasst zum Setzen des Luft/Kraftstoffverhältnisses auf einen Wert, welcher magerer als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis ist, wenn die erfasste Temperatur des Katalysators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (S14, S16) liegt, sowie zum Setzen des Luft/Kraftstoffverhältnisses auf einen Wert, welcher gleich oder fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis (S118, S120) ist, wenn die bestimmte Temperatur des Katalysators (28) außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (S14–S20).

Die Erfindung kann deshalb ein System zum Reinigen von Abgas einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator in einem Abgassystem der Maschine bereitstellen, wobei der Katalysator ein Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion ist, welcher aufgebaut ist aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidträger und auf dem Träger getragenem Iridium als einer aktiven Art, und wobei er Stickstoff reduziert, wenn sich von der Maschine erzeugtes Abgas in einem Oxidierungszustand befindet. Bei dem System ist ein Maschinenbetriebszustandserfassungsmittel zur Erfassung von Parametern bereitgestellt, einschließlich wenigstens einer Maschinendrehzahl und einer Maschinenlast, welche die Betriebszustände der Maschine anzeigen, ein Katalysatortemperaturbestimmungsmittel ist zur Bestimmung einer Temperatur des Katalysators bereitgestellt; und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelmittel ist bereitgestellt zum Steuern/Regeln eines der Maschine zuzuführenden Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Erwiderung auf wenigstens einen der erfassten Parameter und der bestimmten Temperatur des Katalysators.

Diese und weitere Aufgaben und Vorteille der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen offensichtlicher werden, welche bestimmte Ausführungsformen der Erfindung lediglich mittels eines Beispiels zeigen. Es stellt dar:

1 eine schematische Übersicht des Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung;

2 ist ein Diagramm zum Erklären des EGR-Mechanismus, welcher in 1 ausführlich gezeigt ist;

3 ist ein ausführliches Blockdiagramm der in 1 gezeigten Steuer/Regeleinheit;

4 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb des Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung darstellt;

5 ist ein Graph zum Erklären der in 4 gezeigten Abgasreinigungsmethode, welcher die charakteristische Temperaturkurve des in 1 gezeigten Stickoxidreduktionskatalysators mit selektiver Reduktion anzeigt;

6 ist ein Unterroutine-Flussdiagramm, welches die Prozedur zum Berechnen eines gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zeigt, auf das in dem Flussdiagramm von 4 Bezug genommen ist;

7 ist ein Unterroutine-Flussdiagramm, welches die Prozedur zum Berechnen oder Schätzen der Katalysatortemperatur zeigt, auf die in dem Flussdiagramm von 4 Bezug genommen ist;

8 ist ein Diagramm zum Erklären der Prozedur der Berechnung oder Schätzung der Katalysatortemperatur des Flussdiagramms von 7:

9 ist ein Flussdiagramm ähnlich 4, welches aber den Betrieb des Systems zeigt, das bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung darstellt;

10 ist ein Diagramm, welches experimentelle Daten repräsentiert, die der Maschinenabgasreinigungsmethode des Systems zugrundeliegen; und

11 ist ein weiteres Diagramm, welches experimentelle Daten repräsentiert, die der Maschinenabgasreinigungsmethode des Systems zugrundeliegen.

Ausführungsformen des Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung werden nun mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt werden.

1 ist eine schematische Übersicht des Systems.

Das Bezugszeichen 10 in dieser Figur bezeichnet einen Vierzylinder-OHC-Reihenmotor. Luft, welche in ein Lufteinlassrohr 12 durch einen Luftfilter eingesaugt wird, der an seinem fernen Ende angebracht ist, wird zu dem ersten bis vierten Zylinder durch einen Druckausgleichsbehälter 18, einen Einlasskrümmer 20 und (nicht gezeigten) Einlassventilen zugeführt, während die Strömung derselben durch ein Drosselventil 16 eingestellt wird.

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 zum Einspritzen von Kraftstoff ist in der Nähe des (nicht gezeigten) Einlassventils jedes Zylinders eingebaut. Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit der Einlassluft derart, dass ein Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, welches durch eine (nicht gezeigte) Zündkerze in dem zugeordneten Zylinder gezündet wird. Die resultierende Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches drückt einen (nicht gezeigten) Kolben nach unten.

Das Abgas, welches durch die Verbrennung erzeugt wird, wird durch ein (nicht gezeigtes) Abgasventil in einen Abgaskrümmer 24 abgelassen, von welchem aus es durch ein Abgasrohr 26 zu einem ersten katalytischen Wandler 28 und einem zweiten katalytischen Wandler (katalytischer Dreiwege-Wandler) 30 strömt, um gereinigt zu werden und dann in die Atmosphäre abgelassen zu werden.

Der erste katalytische Wandler 28 verwendet den Katalysator, welcher Stickoxide in einer oxidierenden Umgebung reduziert, auf welche früher Bezug genommen wurde, nämlich ein Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion (NOx-Zersetzungskatalysator), welcher aufgebaut ist aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidsubstrat (Monolith) und auf einem Substrat (Monolith) getragenem Iridium als die aktive Art. Das wärmebeständige Oxidsubstrat (Monolith) ist ein keramisches Material, welches z.B. wenigstens ein Material (Substanz) sein kann, das aus einer Gruppe, bestehend aus Metallcarbiden und Metall-Nitriden, ausgewählt ist. Der zweite katalytische Wandler 30 verwendet einen herkömmlichen Dreiwegekatalysator.

Die Maschine 10 ist mit einem EGR-Mechanismus (Abgasrückführungsmechanismus) 100 ausgestattet, welcher Abgas zu dem Einlasssystem rückführt.

Wie in 2 gezeigt ist, weist der EGR-Mechanismus 100 einen EGR-Kanal 102 auf, dessen eines Ende 102a mit dem Abgasrohr 26 an der stromaufwärtigen Seite des (in 2 nicht gezeigten) ersten katalytischen Wandlers 28 verbunden ist und dessen anderes Ende 102b mit dem Lufteinlassrohr 12 an der stromabwärtigen Seite des (in 2 nicht gezeigten) Dosselventils 16 verbunden ist. Zum Regulieren der Menge von rückgeführtem Abgas sind ein EGR-Ventil 104 zum Regulieren der Menge an EGR und eine Volumenkammer 106 an einem Zwischenabschnitt des EGR-Kanals 102 bereitgestellt.

Das EGR-Ventil 104 ist ein elektromagnetisches Ventil mit einem Solenoid 108, welcher mit einer (später beschriebenen) elektronischen Steuer/Regeleinheit (ECU) 34 verbunden ist. Der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 104 wird linear durch einen Ausgabebefehl von der ECU 34 variiert. Das EGR-Ventil 104 ist mit einem Hubsensor 110 versehen, welcher den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 104 erfasst und ein entsprechendes Signal an die ECU 34 sendet.

Wie in 1 gezeigt ist, ist die Maschine 10 in ihrem (nicht gezeigten) Zündungsverteiler mit einem Kurbelwinkelsensor 40 versehen zum Entwickeln eines Zylinderdiskriminierungssignals bei einem vorgeschriebenen Kurbelwinkel eines vorgeschriebenen Zylinders und zum Erzeugen von TDC-(„Top Dead Center" = Oberer Totpunkt)-Signalen bei vorgeschriebenen Kurbelwinkeln, z.B. der TDC eines jeden Zylinders, und von CRK-Signalen bei Unterteilungen derselben, z.B. einmal alle 15 Grad.

Ein Drosselpositionssensor 42, welcher dem Drosselventil 16 zugeordnet ist, erzeugt ein Signal, welches dem Öffnungsgrad des Drosselventils 16 entspricht. Ein Krümmer-Absolutdrucksensor 44, welcher in dem Lufteinlassrohr 12 stromabwärts des Drosselventils 16 bereitgestellt ist, erzeugt ein Signal, welches dem Krümmer-Absolutdruck PBA in dem Einlassrohr entspricht.

Ein Umgebungsdrucksensor 46, welcher an einer geeigneten Stelle an der Maschine 10 bereitgestellt ist, erzeugt ein Signal, welches dem Umgebungsdruck PA entspricht. Ein Einlasslufttemperatursensor 48, welcher stromaufwärts des Drosselventils 16 bereitgestellt ist, erzeugt ein Signal, welches der Temperatur der Einlassluft entspricht. Ein Kühlmitteltemperatursensor 50, welcher an einer geeigneten Stelle an der Maschine bereitgestellt ist, gibt ein Signal aus, welches der Maschinenkühlmitteltemperatur TW entspricht.

Weiterhin gibt ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 54, welcher in dem Abgassystem bei einem Einmündungspunkt stromabwärts des Abgaskrümmers 24 und stromaufwärts des ersten katalytischen Wandlers 28 bereitgestellt ist, ein Signal aus, welches proportional zu der Sauerstoffkonzentration des Abgases ist.

Details der ECU 34 sind in dem Blockdiagramm von 3 gezeigt. Die Ausgabe des (als ein LAF-Sensor gezeigten) Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 54 wird von einer Erfassungsschaltung 60 empfangen, bei welcher sie einer geeigneten Linearisierungsverarbeitung unterworfen wird, um ein Signal zu erzeugen, welches proportional zu der Sauerstoffkonzentration des Abgases ist.

Die Ausgabe der Erfassungsschaltung 60 wird durch einen Multiplexer 62 und einen A/D-Wandler 64 zu einer CPU („Central Processing Unit" = Zentrale Verarbeitungseinheit) weitergeleitet. Die CPU weist einen CPU-Kern 66, einen ROM („Read Only Memory" = Nur-Lese-Speicher) 68 und einen RAM („Random Access Memory" = Direktzugriffsspeicher) 70 auf. In ähnlicher Weise werden die analogen Ausgaben des Drosselöffnungssensors 42 usw. der CPU durch den Multiplexer 62 und den A/D-Wandler 64 eingegeben und in dem RAM 70 gespeichert.

Die Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 40 wird durch eine Wellenform-Formgebungseinrichtung 72 geformt, und das CRK-Signal wird von einem Zähler 74 gezählt. Der Zählwert wird der CPU als die Maschinendrehzahl NE eingegeben. In der CPU führt der CPU-Kern 66 Befehle aus, welche in dem ROM 68 gespeichert werden, um manipulierte Variablen auf die später beschriebene Art und Weise zu berechnen, und treibt die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 22 der jeweiligen Zylinder über eine Antriebsschaltung 76 und das EGR-Ventil 104 durch eine Antriebsschaltung 78 an. (Der Hubsensor 110 ist in 3 nicht gezeigt.) Der Betrieb des Systems wird nun erklärt werden.

4 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb des Systems zeigt.

Bevor die Erklärung dieser Figur vertieft wird, wird jedoch die Abgasreinigungsmethode der Erfindung erklärt werden.

Wie zuvor erwähnt wurde, verwendet der erste katalytische Wandler 28 dieses Systems einen NOx-Katalysator mit selektiver Reduktion, welcher NOx-Bestandteile in einer oxidierenden Umgebung reduziert, genauer gesagt ein NOx-Katalysator mit selektiver Reduktion, welcher HC-Bestandteile erfordert, um NOx-Bestandteile zu zersetzen, und besteht aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidsubstrat (Monolith) und auf dem Substrat (Monolith) getragenem Iridium als das aktive Material (Substanz).

Durch Experimente, welche bei Betrachtung der Stickoxidkatalysatoren mit selektiver Reduktion dieses Typs durchgeführt wurden, haben die Erfinder gelernt, dass keine NOx-Reinigungsrate am besten ist, wenn sich die Katalysatortemperatur TCAT innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs, z.B. zwischen 300°C und 600°C befindet. Dies kann man anhand der NOx-Reinigungsrate über der charakteristischen Kurve der Katalysatortemperatur in 5 sehen. Das Abgasreinigungssystem dieser Erfindung basiert auf diesem Wissen.

Mit dem zuvor Gesagten als Hintergrund wird nun der Betrieb des Systems mit Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 4 erklärt werden. Die Routine dieses Flussdiagramms wird bei vorgeschriebenen Intervallen von z.B. 200 ms aktiviert.

Das Programm beginnt bei S10, bei welchem die erfasste Maschinendrehzahl NE, der Krümmer-Absolutdruck PBA und weitere erfasste Betriebsparameter, die den Betriebszustand anzeigen, gelesen werden. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches, wie später erklärt werden wird, berechnet wird, wird ebenso gelesen. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD ist ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis.

Das Programm schreitet als Nächstes voran zu Schritt S12, in welchem die Katalysatortemperatur TCAT(k) des ersten katalytischen Wandlers 28 berechnet oder geschätzt wird. Das Verfahren zum indirekten Sicherstellen dieser Temperatur wird ebenso später erklärt. Die Bezeichnung (k) zeigt eine Probennummer in dem diskreten System an, wobei genauer gesagt (k) der Wert bei einem derzeitigen Zyklus und (k-1) der Wert in dem vorangegangenen Umlauf ist. Genauer gesagt ist (k) der Wert, wenn das Programm von 4 bei dem derzeitigen Mal ausgeführt wird und (k-1) der Wert, wenn es das letzte Mal ausgeführt wurde.

Das Programm schreitet dann voran zu S14, in welchem geprüft wird, ob die berechnete Katalysatortemperatur TCAT(k) 300°C beträgt oder höher. Wenn das Ergebnis negativ ist, befindet sich die Temperatur nicht in dem in 5 spezifizierten vorgeschriebenen Bereich und das Programm geht zu S18, in welchem das Bit eines Flags FLNG auf 1 gesetzt wird. Der Flag FLNG dient zum Anzeigen des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Magerteuerung/regelung aktivieren/deaktivieren. Ein Setzen des Flagbits auf 1 bedeutet, dass eine Magersteuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unwirksam gemacht ist.

Wenn das Ergebnis in Schritt S14 bestätigend ist, schreitet das Programm voran zu S16, bei welchem eine Prüfung vorgenommen wird, ob die berechnete Katalysatortemperatur TCAT(k) 600°C oder weniger beträgt. Wenn das Ergebnis negativ ist, befindet sich die Temperatur nicht in dem vorgeschriebenen Bereich, welcher in 5 spezifiziert ist, und das Programm geht zu S18, in welchem das Bit des Flags FLNG auf 1 eingestellt wird. Wenn das Resultat andererseits bestätigt wird, schreitet das Programm fort zu S20, in welchem das Bit des Flags auf 0 eingestellt wird, was anzeigt, dass eine magere Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ermöglicht wird.

Die Berechnung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KCMD wird nun erklärt werden.

Die Prozedur dafür ist in dem Flussdiagramm von 6 gezeigt. Diese Routine wird bei jedem TDC („Top Dead Center" = Oberer Totpunkt) ausgeführt.

Zuerst wird in S100 dieses Flussdiagramms geprüft, ob eine Kraftstoffunterbrechung wirksam ist. Wenn das Ergebnis bestätigend ist, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf den vorgeschriebenen Wert KCMDFC (z.B. 1,0) bei S102 eingestellt.

Wenn das Ergebnis in S100 negativ ist, wird in S104 geprüft, ob die Kraftstoffunterbrechung eben beendet wurde (z.B. ob 500 ms oder weniger seit der Beendigung der Kraftstoffunterbrechung vergangen sind). Wenn das Ergebnis bestätigend ist, wird bei S106 geprüft, ob der absolute Wert des Fehlers oder der Abweichung zwischen dem Wert KCMD(k-1) des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem vorangegangenen Zyklus und dem Wert KACT(k-1) des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (LAF-Sensorausgabe) in dem vorangegangenen Zyklus einen vorgeschriebenen Wert KFPC (z.B. 0,14) übersteigt.

Wenn das Ergebnis in S106 bestätigend ist, wird das Bit eines Flags FPFC, welcher anzeigt, dass die Kraftstoffunterbrechung eben beendet wurde, in S108 auf 1 eingestellt, wonach S102 ausgeführt wird. Wenn das Ergebnis in S106 negativ ist und wenn das Ergebnis in S104 negativ ist, wird das Flagbit in S110 auf 0 zurückgesetzt.

Als Nächstes werden in S112 die erfasste Maschinendrehzahl NE und der Krümmer-Absolutdruck PBA als Adressdaten verwendet, um einen Basiswert KBS des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von vorgeschriebenen in einem Kennfeld gespeicherten Daten abzufragen. Dann wird in S114 der abgefragte Basiswert für die Kühlmitteltemperatur, Maschinenlast und dgl. nach Maßgabe des Maschinenbetriebszustands korrigiert.

Als Nächstes wird in S116 der korrigierte Basiswert mit einem Mager-Korrekturkoeffizienten, einem Verzögerungskorrekturkoeffizienten und dgl. zur weiteren Korrektur multipliziert, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD des derzeitigen Zyklus berechnet wird (das Suffix k des derzeitigen Zyklus wird zur einfacheren Bezeichnung weggelassen). (Genauer ausgedrückt, werden das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD und der basierend darauf berechnete Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient KCMDM, wie später beschrieben ist, als äquivalente Verhältnisse ausgedrückt.)

Als Nächstes wird in S118 geprüft, ob das Bit des Flags FLNG auf 1 eingestellt ist. Wenn das Ergebnis bestätigend ist, wird in S120 geprüft, ob das berechnete Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD kleiner als ein vorgeschriebener Wert KCMDL ist (ein Mager-Steuerungs/regelungswert, z.B. 0,8, welcher als äquivalentes Verhältnis ausgedrückt wird). Wenn das Ergebnis bestätigend ist, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD bei 1,0 (stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis) in S122 fixiert. Mit anderen Worten wird der Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zu dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis modifiziert, da eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses deaktiviert ist. Wenn das Ergebnis in S118 oder S120 negativ ist, werden S122 oder S120 und S122 übersprungen, da eine derartige Verarbeitung unnötig ist.

Als Nächstes wird in S124 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD einer angemessenen Grenzverarbeitung unterworfen, nach welcher in S126 das berechnete Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD als ein Adressdatum verwendet wird, um einen Ladeeffizienzkorrekturkoeffizienten KETC von vorgeschriebenen Tabellendaten abzufragen. Dann wird in S128 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD mit dem abgefragten Ladeeffizienzkorrekturkoeffizienten KETC multipliziert, um einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KCMDM zu berechnen.

Die Berechnung der Katalysatortemperatur TCAT, auf welche in Verbindung mit S12 Bezug genommen wird, wird nun erklärt werden.

Die Prozedur dafür ist in dem Flussdiagramm von 7 gezeigt. Diese Routine wird einmal pro vorgeschriebenes Zeitintervall t aktiviert (d.h. einmal alle 200 ms, das Intervall zwischen aufeinanderfolgen Aktivierungen der Routine von 4).

Zuerst werden in S200 die Wärmekapazität Cp (kJ/°C × kg), der Wärmeübertragungskoeffizient h (kJ/m2 × °C × Zeit) und die Abgastemperatur TEX (°C) auf Grundlage von den Maschinenbetriebszuständen, insbesondere der Maschinendrehzahl NE, der Last (Krümmer-Absolutdruck PBA) und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KCMD, von Kennfeld- oder Tabellendaten abgefragt. Die Masse (kg) und die Schnittfläche (m2) des katalytischen Wandlers 28, welche zuvor in einem Speicher gespeichert werden, werden gleichzeitig gelesen.

Die Katalysatortemperatur TCAT(k) wird dann in S202 berechnet oder geschätzt. Die Abgastemperatur TEX muss für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD korrigiert werden, da die von der Maschine erzeugte Energie mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis schwankt. Indem diese Korrektur vorgenommen wird, kann die durch den LAF-Sensor 54 erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Ausgabe durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD ersetzt werden.

Das Verfahren der Berechnung oder Schätzung wird mit Bezugnahme auf 8 erklärt werden.

Die Temperaturänderung des katalytischen Wandlers 28 wird ausgehend von der Wärmeübertragung desselben geschätzt, welche durch die Verwendung einer thermodynamischen Formel bestimmt wird, um die Temperaturänderung anzunähern. Genauer gesagt wird, wie in der Zeichnung oben gezeigt ist, die Wärmemenge des katalytischen Wandlers 28, welche als QCAT definiert ist, ausgehend von der Eingangs-Abgastemperatur TEX, der Masse m (kg), der Wärmekapazität Cp und der Katalysatortemperatur TCAT des katalytischen Wandlers 28 geschätzt.

Die während t s (Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Aktivierungen der dargestellten Routine) in den katalytischen Wandler 28 eingegebene Wärmemenge ist als &Dgr;QCAT definiert. Wie durch die Gleichung 1 in 8 gezeigt ist, kann &Dgr;QCAT angenähert werden, indem der Wert TCAT(k-1) der Katalysatortemperatur in dem vorangehenden Zyklus von dem Wert TCAT(k) der Katalysatortemperatur in dem derzeitigen Zyklus subtrahiert wird und indem die Differenz mit dem Produkt aus der Masse m und der Wärmekapazität Cp des katalytischen Wandlers 28 multipliziert wird.

Dies ist äquivalent der Subtraktion des Werts TCAT(k-1) der Katalysatortemperatur in dem vorangehenden Zyklus von der Eingangs-Abgastemperatur TEX und der Multiplikation der Differenz mit dem Produkt de Schnittfläche A (m2) und dem Wärmeübertragungskoeftizienten h des katalytischen Wandlers 28.

Ein Umschreiben der rechten Seite von Gleichung (1) ergibt die Gleichung (2) und die Gleichung (3). Die Gleichung (4) wird dann aus der Gleichung (3) erhalten und verwendet, um die Katalysatortemperatur im derzeitigen Zyklus TCAT(k) zu berechnen. Obwohl die Gleichung (4) eine Rekursionssformel ist, welche den Initialwert TCAT(k-1) der Katalysatortemperatur in dem vorangehenden Zyklus benötigt, kann dieser in geeigneter Weise auf Grundlage von der Maschinenkühlmitteltemperatur oder dgl. eingestellt werden.

Das Erhalten der Katalysatortemperatur durch Berechnung und Schätzung auf diese Weise beseitigt die Notwendigkeit eines Temperatursensors und vereinfacht die Systemkonfiguration. Darüber hinaus vermeidet die Bestimmung der Katalysatortemperatur durch die Wärmebilanzberechnung die Erfassungsverzögerung, auf welche man bei einem Sensor trifft.

Dann, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD in S114 und S116 des Flussdiagramms von 6 auf einen Wert in der mageren Richtung eingestellt wird, wird bei dem auf die vorhergehende Weise konfigurierten System eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in S20 desselben Flussdiagramms aktiviert, wenn in S14 und S16 des Flussdiagramms von 4 befunden wird, dass sich die Katalysatortemperatur TCAT(k) in dem vorgeschriebenen Bereich befindet. Das Ergebnis in S118 von 6 wird deshalb negativ, und eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird implementiert, um die NOx-Reinigungsrate des katalytischen Wandlers 28 zu verbessern.

Der katalytische Wandler 28, welcher Iridium als sein aktives Material (Substanz) aufweist und die in 5 gezeigten Temperatureigenschaften vorweist, kann deshalb eine NOx-Reinigung innerhalb des optimalen Temperaturbereichs bewirken, um eine verbesserte NOx-Bestandteilsreinigungsleistung in einer oxidierenden Umgebung sicherzustellen.

Da die Katalysatortemperatur durch Berechnung und Schätzung ohne die Verwendung eines Temperatursensors bestimmt wird, weist das System darüber hinaus eine einfache Konfiguration auf und erfährt keine Erfassungsverzögerung, auf die man trifft, wenn ein Temperatursensor verwendet wird.

9 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb des Systems darstellt, das bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung darstellt.

Das Programm beginnt bei S300, in welchem die Maschinendrehzahl NE, der Krümmer-Absolutdruck PBA und weitere Betriebsparameter und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD gelesen werden, und schreitet fort zu S302, in welchem die Katalysatortemperatur TCAT(k) berechnet oder geschätzt wird. Diese Berechnung wird nach Maßgabe des Flussdiagramms von 7 vorgenommen.

Das Programm schreitet als Nächstes fort zu S304, in welchem geprüft wird, ob das Bit des Flags FLNG auf 1 eingestellt ist, d.h. ob eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses deaktiviert ist. Da der Anfangswert des Flagbits 0 ist, ist das Ergebnis in S304 normalerweise negativ, und das Programm geht zu S306, in welchem geprüft wird, ob die berechnete Katalysatortemperatur in dem derzeitigen Zyklus TCAT(k) 700°C oder mehr beträgt.

Wenn das Ergebnis in S306 bestätigend ist, wird in S308 das Bit des Flags auf 1 eingestellt, um eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu deaktivieren. Mit anderen Worten wird eine Steuerung/Regelung des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses deaktiviert, wenn die Temperatur des Katalysators nicht geringer als diese Bezugstemperatur ist. Wenn das Ergebnis in S306 negativ ist, wird das Bit des Flags in Schritt S310 auf 0 zurückgesetzt, um eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu deaktivieren.

Wenn das Ergebnis in S304 bestätigend ist, schreitet das Programm fort zu S312, in welchem geprüft wird, ob der berechnete Wert TCAT(k) der Katalysatortemperatur in dem derzeitigen Zyklus 650°C oder weniger beträgt. Wenn das Ergebnis in S312 negativ ist, wird die Routine sofort beendet. Wenn es bestätigend ist, schreitet das Programm fort zu S310, in welchem das Bit des Flags auf 0 zurückgesetzt wird, um eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu aktivieren. Sogar nachdem die Katalysatortemperatur unter 700°C gefallen ist, wird somit eine Mager-Steuerung/Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufrechterhalten, bis sie auf oder unter 650°C fällt. Dies ist so, um ein Nachjagen der Steuerung/Regelung zu vermeiden.

Der Grund zum Ausführen der vorherigen Steuerung/Regelung wird mit Bezugnahme auf die 10 und 11 erklärt werden.

Die 10 und 11 sind Diagramme auf Grundlage von Daten, welche von den Erfindern bei Experimenten unter Verwendung von Modellgasen und Iridiumpulver erhalten werden. Iridium (Ir) wurde in einer Atmosphäre von Stickstoffgas (N2) platziert, welches 10% Sauerstoff (O2) als ein simuliertes mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Abgas enthält. Die Masseveränderung der Iridiumzusammensetzung (welche derart definiert ist, dass sie Iridium und Iridiumdioxid (IrO2) enthält; im Folgenden dasselbe) wurde mit einer Veränderung der Temperatur beoachtet.

Das Ergebnis ist durch die durchgezogene Kurve a in 10 angezeigt. Die Zunahme der Masse der Iridiumzusammensetzung, welche erkennbar von ca. 500°C ausgehend beginnt, wurde durch eine teilweise Oxidierung des Iridiums in Iridiumdioxid verursacht. Das Experiment wurde unter denselben Bedingungen wiederholt, mit Ausnahme des Ersetzens von Iridium durch Iridiumdioxid (IrO2). Dieses Ergebnis wird durch die Kurve b mit unterbrochener Linie in 10 angezeigt.

Die Abnahme der Masse der Iridiumzusammensetzung, welche erkennbar ausgehend von ca. 600°C beginnt, wurde durch Verdampfung von Iridiumtrioxid (IrO3) verursacht, welches durch eine weitere Oxidierung des Iridiumdioxids erzeugt wurde, d.h. durch ein Verdampfungsphänomen.

Iridium (Ir) wurde in eine Stickstoffgas (N2)-Atmosphäre als ein simuliertes stöchiometrisches oder fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Abgas platziert. Die Veränderung der Masse der Iridiumzusammensetzung mit Veränderung der Temperatur wurde beobachtet. Das Ergebnis ist durch die durchgezogene Kurve c in 11 angezeigt. Es trat im Wesentlichen keine Veränderung der Iridiumzusammensetzungsmasse auf. Dank der Abwesenheit von Sauerstoff oxidierte das Iridium sogar bei Temperaturen nicht, welche 800°C überstiegen.

Das Experiment wurde unter denselben Bedingungen wiederholt, mit der Ausnahme des Ersetzens von Iridium durch Iridiumdioxid (IrO2). Das Ergebnis ist durch die Kurve d mit unterbrochener Linie in 11 angezeigt. Die Iridiumzusammensetzungsmasse begann, ausgehend von ca. 650°C abzunehmen und fiel dann drastisch, ausgehend von ca. 700°C ab. Dies ist so, da das Iridiumdioxid teilweise zu Iridium reduziert wurde.

Angeregt durch die in den 10 und 11 gezeigten experimentellen Ergebnisse führten die Erfinder eine Reihe von Feldexperimenten an einer Maschine unter Verwendung des zuvor genannten Stickoxidkatalysators mit selektiver Reduktion durch, welcher aufgebaut ist aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidsubstrat (Monolith) und auf dem Substrat (Monolith) getragenem Iridium als das aktive Material (Substanz) (der katalytische Wandler 28). Es wurde gefunden, dass im Wesentlichen dieselben Phänomene auftreten wie in dem Fall der Laborexperimente, welche Modellgase verwenden.

Während einige Unterschiede bei kritischer Temperatur bei den Feldexperimenten an der Maschine bemerkt wurden, dachte man, dass sie dank der Unterschiede der experimentellen Bedingungen hinsichtlich des Feldsystems, des Katalysators, der Modellgase und des Iridiumpulvers entstanden sind. Bei den Feldexperimenten enthielt das Abgas nicht nur Sauerstoff und Stickstoff, sondern ebenso weitere Bestandteile, wie etwa Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe. Zusätzlich bestand der Katalysator nicht vollständig aus Iridiumpulver, sondern enthielt ebenso ein Alkalimetall und/oder weitere Hilfskatalysatoren, ebenso wie ein Substrat.

Es wird angenommen, dass diese Faktoren die Unterschiede zwischen den kritischen Temperaturen bei den Labor- und den Feldexperimenten an der Maschine verursacht haben. Insbesondere die kritischen Temperaturen bei den Feldexperimenten betrugen etwas mehr (um 50 bis 100°C) als diejenigen bei den Laborexperimenten, welche ein Modellgas verwendeten.

Die Erfinder haben somit gelernt, dass dann, wenn der Stickoxidkatalysator mit selektiver Reduktion verwendet wird, welcher aufgebaut ist aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidsubstrat (Monolith) und auf dem Substrat (Monolith) getragenem Iridium als das aktive Material (Substanz) (der katalytische Wandler 28), und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis derart gesteuert/geregelt wird, dass dafür gesorgt wird, dass Sauerstoff (O2) im Übermaß vorhanden ist, d.h. in einer mageren Richtung gesteuert/geregelt wird, das Iridium mit Sauerstoff reagiert, um Iridiumdioxid bei einer Katalysatortemperatur oder einer Abgassystemtemperatur bis zu 600°C zu bilden.

Sie haben zudem gelernt, dass dann, wenn die Katalysatortemperatur oder die Abgassystemtemperatur bis oder über 650°C steigt, Iridiumdioxid weiterhin zu Iridiumtioxid oxidiert, und dass der resultierende Verlust von Iridium, der aktiven Art, durch Verdampfung die Katalysatorleistung deutlich verringert.

Andererseits haben die Erfinder auch herausgefunden, dass dann, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, insbesondere dann, wenn kein übermäßiger Sauerstoff vorhanden ist, weiterhin insbesondere dann, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe einem stöchiometrischen Verhältnis ist (oder sogar ein geringerer und fetterer Wert), Iridiumdioxid reduziert wird, d.h. in Iridium und Sauerstoff zersetzt wird, wenn sich die Katalysatortemperatur oder die Abgassystemtemperatur bei oder über 700°C befinden, wobei Iridium, das aktive Material (Substanz) regeneriert wird. Sie haben weiterhin gelernt, dass die Reduktionsrate zu Iridium das ungefähr 10-fache der Oxidierungsrate von Iridiumdioxid beträgt.

Ausgehend von diesen Fakten wird man verstehen, dass bei dem ersten katalytischen Wandler 28 (NOx-Katalysator) sogar dann, wenn Iridium, die aktive Art, zu Iridiumdioxid in einer oxidierenden Umgebung von 500°C oder höher oxidiert wird, das Iridiumdioxid schnell reduziert werden kann, um den Katalysator des katalytischen Wandlers 28 zu regenerieren, indem eine Oxidierung des Iridiumdioxids zu Iridiumtrioxid verhindert wird und indem die Katalysatortemperatur und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert/geregelt wird, um eine Reduzierungsumgebung von nicht weniger als 650°C zu erhalten.

Die Erfindung wurde auf Grundlage von diesem Wissen vollendet. Wie mit Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 9 erklärt wurde, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zurückgeführt, bis die Katalysatortemperatur oder die Abgastemperatur auf 700°C fällt. Wie ausgeführt wurde, schreitet die Iridiumreduzierung zehn mal schneller fort als die Iridiumoxidierung. Eine Verringerung der Katalysatorleistung kann deshalb durch eine Reduktion von Iridiumdioxid verhindert werden.

Indem, genauer gesagt, eine magere Steuerung/Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt wird, um die Katalysatorreinigungsleistung dann zu verbessern, wenn sich die Katalysatortemperatur in dem zuvor genannten vorgeschriebenen Bereich befindet, und indem eine fette Steuerung/Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt wird, wenn die Katalysatortemperatur über den vorgeschriebenen Bereich steigt, kann eine hohe Reinigungsrate langfristig erhalten werden, während gleichzeitig eine Verringerung der Katalysatorleistung verhindert wird. Die Reinigungsleistung des Katalysators kann deshalb maximiert werden.

Die Erfindung ist derart konfiguriert, dass sie ein System zum Reinigen von Abgas einer Brennkraftmaschine aufweist, welche einen Katalysator in einem Abgas der Maschine aufweist, wobei der Katalysator dann NOx reduziert, wenn sich das Abgas, welches von der Maschine erzeugt wird, in einem oxidierenden Zustand befindet. Bei dem System ist ein Maschinenbetriebszustandserfassungsmittel zur Erfassung von Parametern bereitgestellt, einschließlich wenigstens einer Maschinendrehzahl und einer Maschinenlast, welche die Betriebszustände der Maschine anzeigen; ein Katalysatortemperaturbestimmungsmittel ist zur Bestimmung einer Temperatur des Katalysators bereitgestellt; und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelmittel ist bereitgestellt zum Steuern/Regeln eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welches der Maschine zugeführt werden soll, in Erwiderung auf wenigstens einen der erfassten Parameter und der bestimmten Temperatur des Katalysators, wodurch ermöglicht wird, dass der Katalysator NOx in seinem optimalen Temperatureigenschaftsbereich reinigt, um eine verbesserte NOx-Bestandteilsreinigungsleistung in einer oxidierenden Umgebung zu erreichen. Der Katalysator ist ein Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion, welcher jeder Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion sein kann, der aufgebaut ist aus einem Keramik- oder einem anderen wärmebeständigen anorganischen Oxidsubstrat (Monolith) und auf dem Substrat (Monolith) getragenem Iridium als das aktive Material (Substanz). Die direkt oder indirekt erfasste Temperatur des Katalysators kann durch die Abgastemperatur ersetzt werden.

Das System ist derart konfiguriert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelmittel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Wert in einer mageren Richtung steuert/regelt, wenn sich die bestimmte Temperatur des Katalysators in einem vorbestimmten Bereich befindet. Dies ermöglicht, dass die Temperaturabhängigkeit der Reinigungsrate des NOx-Katalysators des Iridiumsystems bis zu dem Maximum verwendet werden kann, wodurch die NOx-Bestandteilsreinigungsleistung in einem besagten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelmittel verbessert wird steuert/regelt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Wert in einer fetten Richtung bei oder unterhalb eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wenn die bestimmte Temperatur des Katalysators nicht geringer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Genauer gesagt ist die Erfindung derart konfiguriert, dass sie ein System zum Reinigen von Abgas einer Brennkraftmaschine aufweist, welche einen Katalysator in einem Abgassystem der Maschine aufweist, wobei der Katalysator ein Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion ist, welcher aufgebaut ist aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidsubstrat (Monolith) und auf dem Substrat (Monolith) getragenem Iridium als ein aktives Material (Substanz) und welcher Stickoxid reduziert, wenn sich das Abgas, welches von der Maschine erzeugt wird, in einem oxidierenden Zustand befindet, umfassend ein Maschinenbetriebszustandserfassungsmittel zum Erfassen von Parametern, einschließlich wenigstens einer Maschinendrehzahl und einer Maschinenlast, welche die Betriebszustände der Maschine anzeigen; ein Katalysatortemperaturbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Temperatur des Katalysators; ein Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches der Maschine zugeführt werden soll, zu einem Wert in einer mageren Richtung gesteuert/geregelt wird; ein Katalysatortemperaturvergleichsmittel zum Vergleichen der Temperatur des Katalysators mit einer Bezugstemperatur; und ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verhinderungsmittel zum Verhindern, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in die magere Richtung gesteuert/geregelt wird, wenn die Temperatur des Katalysators nicht geringer als die Bezugstemperatur ist, wodurch die Verringerung der NOx-Katalysatorleistung des Iridiumsystems effektiv verhindert wird.

Das System ist weiterhin derart konfiguriert, dass das Katalysatortemperaturbestimmungsmittel die Temperatur des Katalysators bestimmt, indem die Temperatur auf Grundlage von wenigstens einem der erfassten Parametern und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet wird. Durch dieses Mittel kann die Katalysatortemperatur genau geschätzt werden, um die NOx-Bestandteilsreinigungsleistung zu verbessern und um eine Verringerung der NOx-Katalysatorleistung effektiv zu verhindern.

Es sollte in dem zuvor Gesagten bemerkt werden, dass der zweite katalytische Wandler 30 ein katalytischer Nox-Zersetzungswandler mit einer Dreiwege-Katalysatorfähigkeit oder ein katalytischer Oxidierungswandler sein kann, welcher Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und dgl. oxidiert. Das einzige Erfordernis des zweiten katalytischen Wandlers 30 ist, dass er zur Verwendung in einer anderen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Atmosphäre als einer mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Atmosphäre geeignet sein soll. Es reicht für den zweiten katalytischen Wandler 30 aus, ein katalytischer Nox-Zersetzungswandler mit einer Dreiwege-Katalysator-Fähigkeit zu sein, welcher Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid effizient reinigen kann.

Es sollte ebenso bemerkt werden, dass, während es in dem zuvor Gesagten erklärt wurde, dass die Katalysatortemperatur durch Berechnung bestimmt werden kann, sie stattdessen ausgehend von dem Erfassungswert des Abgastemperatursensors bestimmt werden kann, welcher in dem Abgassystem eingebaut ist, wie bei den Phantomlinien bei dem Bezugszeichen 55 in den 1 und 3 angezeigt ist. Alternativ kann die Katalysatortemperatur ausgehend von dem Erfassungswert eines Temperatursensors direkt bestimmt werden, wie der Abgastemperatursensor 55, welcher an den ersten katalytischen Wandler 28 direkt angebracht ist.

Es sollte darüber hinaus bemerkt werden, dass die Katalysatortemperatur nicht indirekt erfasst werden braucht, wie in dem zuvor Gesagten erklärt wurde, sondern stattdessen durch einen zusätzlich eingebauten Temperatursensor direkt erfasst werden kann.

Es sollte weiterhin bemerkt werden, dass es weiterhin möglich ist, einen O2-Sensor anstelle des zuvor genannten Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors zu verwenden, welcher eine zu der Sauerstoffkonzentration des Abgases proportionale Ausgabe erzeugt.


Anspruch[de]
System zur Reinigung von Abgas einer Brennkraftmaschine (10) mit einem Katalysator (28) in einem Abgassystem (26) der Maschine, wobei das System umfasst:

Maschinenbetriebszustandsertassungsmittel (40, 44) zur Erfassung wenigstens der Maschinendrehzahl (NE) und der Maschinenlast (PBA);

Katalysatortemperaturbestimmungsmittel zur Bestimmung einer Temperatur des Katalysators; und

eine elektronische Steuer/Regeleinheit (34) zum Setzen eines Luft/Kraftstoffverhältnisses (KCMD), welches der Maschine zugeführt werden soll, auf Grundlage von wenigstens der erfassten Maschinendrehzahl und Maschinenlast (S112);

wobei der Katalysator ein Stickoxidreduktionskatalysator mit selektiver Reduktion ist, welcher aufgebaut ist aus einem wärmebeständigen anorganischen Oxidträger und auf dem Träger getragenem Iridium als einer aktiven Art, und wobei er Stickoxid reduziert, wenn von der Maschine erzeugtes Abgas sich in einem Oxidierungszustand befindet; und

wobei die elektronische Steuer/Regeleinheit (34) Mittel umfasst zum Setzen des Luft/Kraftstoffverhältnisses auf einen Wert, welcher magerer als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis ist, wenn die erfasste Temperatur des Katalysators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (S14, S16) liegt, sowie zum Setzen des Luft/Kraftstoffverhältnisses auf einen Wert, welcher gleich oder fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis (S118, S120) ist, wenn die bestimmte Temperatur des Katalysators (28) außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (S14–S20).
System nach Anspruch 1, bei welchem das Katalysatortemperaturbestimmungsmittel (34) die Temperatur des Katalysators auf Grundlage von wenigstens einer Wärmekapazität (Cp) des Katalysators und eines Wärmeübergangskoeffizienten (h) des Katalysators und einer Abgastemperatur bestimmt, welche auf Grundlage des Luft/Kraftstoffverhältnisses und der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast bestimmt werden. System nach Anspruch 1, bei welchem das System ferner einen Luft/-KraftstofFverhältnissensor (54) umfasst und das Katalysatortemperaturbestimmungsmittel die Temperatur des Katalysators bestimmt auf Grundlage wenigstens einer Wärmekapazität (Cp) des Katalysators und eines Wärmeübertragungskoeffizienten (h) des Katalysators und einer Abgastemperatur, welche auf Grundlage des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Abgases bestimmt werden, welche bestimmt werden auf Grundlage des durch den Luft/Kraftstoffverhältnissensor erfassten Luft/Kraftstoffverhältnisses des Abgases und der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast. System nach Anspruch 1, bei welchem das Katalysatortemperaturbestimmungsmittel (34) die Temperatur des Katalysators bestimmt, indem es die Temperatur des Abgases an dem Katalysator durch einen Sensor (55) erfasst.






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