BR102017026479A2

BR102017026479A2 - Aparelho de controle de gás de escape para motor de combustão interna

Info

Publication number: BR102017026479A2
Application number: BR102017026479-3A
Authority: BR
Inventors: Sakuma Tetsuya; Tsukamoto Yoshihisa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2018-06-26
Also published as: ES2815562T3; CA2987566A1; CN108223071A; US20180163591A1; CA2987566C; RU2684144C1; JP6724758B2; TWI672435B; US10371029B2; EP3333389B1; AU2017268543A1; KR101967559B1; AU2017268543B2; MX2017015852A; CN108223071B; JP2018096224A; PH12017050124B1; TW201821689A; KR20180066858A; PH12017050124A1

Abstract

um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna na presente invenção inclui: um catalisador scr que inclui íons de metais de transição para reduzir o nox no gás de escape com nh3 como um agente redutor; meios de detecção para detectar a temperatura do catalisador scr; e um aquecedor configurado para aquecer o catalisador scr. quando o nox não flui para o catalisador scr, e a temperatura detectada pelo meios de detecção está abaixo de uma primeira temperatura que é uma temperatura que causa a exibição da recuperação de valência de íons de metais de transição, o aquecedor é controlado de modo que o catalisador scr seja aquecido até uma primeira temperatura ou acima e que o catalisador scr seja mantido na ou acima da primeira temperatura por um período prescrito a fim de alcançar a recuperação de valência dos íons de metais de transição colocados em um estado deteriorado.

Description

(54) Título: APARELHO DE CONTROLE DE GÁS DE ESCAPE PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (51) Int. Cl.: F01N 3/00; F02D 41/00 (30) Prioridade Unionista: 09/12/2016 JP 2016239231 (73) Titular(es): TOYOTA JIDOSHA

KABUSHIKI KAISHA (72) Inventor(es): TETSUYA SAKUMA; YOSHIHISA TSUKAMOTO (74) Procurador(es): DANIEL ADVOGADOS (ALT.DE DANIEL & CIA) (57) Resumo: Um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna na presente invenção inclui: um catalisador SCR que inclui íons de metais de transição para reduzir o NOX no gás de escape com NH3 como um agente redutor; meios de detecção para detectar a temperatura do catalisador SCR; e um aquecedor configurado para aquecer o catalisador SCR. Quando o NOX não flui para o catalisador SCR, e a temperatura detectada pelo meios de detecção está abaixo de uma primeira temperatura que é uma temperatura que causa a exibição da recuperação de valência de íons de metais de transição, o aquecedor é controlado de modo que o catalisador SCR seja aquecido até uma primeira temperatura ou acima e que o catalisador SCR seja mantido na ou acima da primeira temperatura por um período prescrito a fim de alcançar a recuperação de valência dos íons de metais de transição colocados em um estado deteriorado.

1/46 “APARELHO DE CONTROLE DE GÁS DE ESCAPE PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA”

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da invenção [001] A presente invenção refere-se a um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna e, mais particularmente, se refere a um aparelho de controle de gás de escape que inclui um catalisador de redução catalítica seletiva (catalisador SCR).

2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA [002] É conhecido um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna operado para realizar acionamento de combustão pobre (consulte, por exemplo, a publicação de pedido de patente no JP 2002-047922). O aparelho de controle de gás de escape inclui um catalisador SCR disposto em uma passagem de escape, um dispositivo de adição que adiciona um aditivo que é NH3 ou um precursor de NH3 ao gás de escape que flui para o catalisador SCR, e um aquecedor que aquece o catalisador SCR. O aparelho de controle de gás de escape é configurado para aquecer o catalisador SCR até uma temperatura ativa com o aquecedor imediatamente antes que o motor de combustão interna seja iniciado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [003] Uma ação de redução de NOx no catalisador SCR é exibida por uma ação de íons de metais de transição que são sustentados por veículos catalisadores do catalisador SCR. Especificamente, os íons de metais de transição adsorvem o NH3 fornecido a partir do dispositivo de adição. Quando uma valência iônica dos íons de metais de transição contendo NH3 é igual à valência necessária para a redução de NOX (tal estado é denominado como “estado de referência” abaixo), os íons de metais de transição causam uma reação entre NH3 e NOX no gás de escape, de modo que NOx no gás de escape seja reduzido para N2. Nesse caso, uma vez que a

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2/46 valência iônica dos íons de metais de transição se torna menor que a valência necessária para a redução de NOx, a capacidade de redução de NOx dos íons de metais de transição se deteriora (tal estado é denominado como “estado deteriorado” abaixo). Entretanto, H⁺ é absorvido pelos íons de metais de transição no estado deteriorado no momento da reação entre NH3 e NOx. Quando H+ absorvido pelos de metais de transição no estado deteriorado reage com O2 ou NO2 no gás de escape, os íons de metais de transição são reoxidados e, desse modo, a valência iônica do íon de metal de transição é recuperada para a valência iônica necessária para a redução de NOx. Consequentemente, a fim de alcançar a redução de NOx contínua com o catalisador SCR, é necessário recuperar a valência iônica dos íons de metais de transição, que são colocados no estado deteriorado, para a valência necessária para a redução de NOx.

[004] A recuperação da valência iônica (denominada como “recuperação de valência” abaixo) dos íons de metais de transição colocados no estado deteriorado é exibida na atmosfera cuja temperatura está acima da temperatura (temperatura ativa) na qual a redução de NOx pelos íons de metais de transição no estado de referência começa a ser exibida, a atmosfera contendo O2 e NO2. Consequentemente, quando a operação de baixa carga do motor de combustão interna continua ou quando o gás de escape que flui para o catalisador SCR continua a ter uma razão entre ar e combustível na ou abaixo de uma razão estequiométrica entre ar e combustível, os íons de metais de transição no estado de referência podem diminuir continuamente, enquanto os íons de metais de transição no estado deteriorado podem aumentar continuamente. Como resultado, o desempenho de redução de NOx do catalisador SCR pode ser deteriorado, e a redução de NOx contínua pelo catalisador SCR pode se tornar difícil. Quando o motor de combustão interna é desligado no estado em que a quantidade dos íons de metais de transição no estado deteriorado é relativamente grande, a recuperação de

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3/46 valência da maioria dos íons de metais de transição no estado deteriorado pode falhar mesmo quando o catalisador SCR for temporariamente aquecido antes do próximo início da operação como na técnica relacionada anteriormente mencionada. Isso se deve ao fato de que à medida que a quantidade dos íons de metais de transição no estado deteriorado aumenta, o tempo necessário para a recuperação de valência desses íons de metais de transição se torna mais longo.

[005] A presente invenção fornece uma técnica para um aparelho de controle de gás de escape que inclui um catalisador SCR, em que a valência iônica de íons de metais de transição contidos no catalisador SCR pode ser adequadamente recuperada.

[006] A presente invenção controla o aquecedor de modo que o catalisador SCR seja aquecido a uma primeira temperatura ou acima e seja mantido nesse estado por um período prescrito, quando o NOX não flui para o catalisador SCR, e a temperatura do catalisador SCR está abaixo da primeira temperatura.

[007] Especificamente, o aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna da presente invenção inclui: um catalisador SCR disposto em uma passagem de escape do motor de combustão interna, em que o catalisador SCR inclui íons de metais de transição para reduzir o NOx no gás de escape com NH3 como um agente redutor; meios detecção para detectar a temperatura do catalisador SCR; um aquecedor configurado para aquecer o catalisador SCR, e meios de controle para executar o processamento de recuperação quando o NOX não flui para o catalisador SCR, e a temperatura detectada pelos meios de detecção está abaixo de uma primeira temperatura que é uma temperatura que causa a exibição da recuperação de valência dos íons de metais de transição, sendo que o processamento de recuperação é o processamento de controle do aquecedor de modo que o catalisador SCR seja aquecido até a primeira temperatura ou acima e que o catalisador SCR seja mantido

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4/46 na ou acima da primeira temperatura por um período prescrito.

[008] Um termo “recuperação de valência” usado no presente documento se refere à recuperação de valência iônica dos íons de metais de transição para a valência necessária para a redução de NOX através da reoxidação dos íons de metais de transição colocados no estado deteriorado conforme anteriormente descrito. Um termo “primeira temperatura” é a temperatura que causa a exibição de recuperação de valência dos íons de metais de transição no estado deteriorado. A primeira temperatura está acima da temperatura (temperatura ativa) na qual a redução de NOx pelos íons de metais de transição no estado de referência começa a ser exibida. Além disso, um termo “período prescrito” se refere ao período necessário para a recuperação de valência de substancialmente toda a quantidade dos íons de metais de transição no estado deteriorado.

[009] Quando a temperatura do catalisador SCR é aumentada até a primeira temperatura ou acima enquanto o NOx não flui para o catalisador SCR, a redução de NOX pelos íons de metais de transição no estado de referência não é exibida, porém a recuperação de valência pelos íons de metais de transição no estado deteriorado é exibida. Consequentemente, a quantidade dos íons de metais de transição no estado deteriorado pode ser eficientemente reduzida. Quando o catalisador SCR é mantido na ou acima da primeira temperatura pelo período prescrito, a valência iônica de substancialmente toda a quantidade dos íons de metais de transição no estado deteriorado pode ser recuperada. Portanto, quando o NOX flui para o catalisador SCR após o processamento de recuperação ter terminado, é possível suprimir tais situações em que o desempenho de redução de NOx do catalisador SCR é deteriorado e em que a redução NOX contínua pelo catalisador SCR é difícil.

[010] Aqui, o caso em que o NOx não flui para o catalisador SCR pode ser o caso em que o motor de combustão interna está desligado. Entretanto, a temperatura do catalisador SCR se torna mais baixa à medida que o tempo

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5/46 decorrido do desligamento do motor de combustão interna se torna mais longo. Consequentemente, quando se tenta aquecer o catalisador SCR até a primeira temperatura ou acima após um tempo relativamente longo ter decorrido do desligamento do motor de combustão interna, a energia consumida pelo aquecedor possivelmente pode aumentar. Para evitar tal situação, o processamento de recuperação pode ser imediatamente executado após o desligamento do motor de combustão interna. Ou seja, os meios de controle na presente invenção podem executar o processamento de recuperação com o desligamento do motor de combustão interna como um gatilho. Nesse caso, uma vez que o processamento de recuperação é executado enquanto o catalisador SCR está a uma temperatura relativamente alta, a energia necessária para o aquecedor aquecer o catalisador SCR até a primeira temperatura ou acima pode ser mantida baixa.

[011] Dependendo do estado operacional do motor de combustão interna antes do desligamento, o catalisador SCR pode estar na ou acima da primeira temperatura após o desligamento. Nesse caso, estima-se que a recuperação de valência dos íons de metais de transição no estado deteriorado seja automaticamente obtida antes do desligamento e imediatamente após o desligamento do motor de combustão interna. Portanto, quando a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna é igual ou acima da primeira temperatura, a execução do processamento de recuperação pode ser proibida. Entretanto, no conforme descrito acima, a valência iônica substancialmente de toda a quantidade dos íons de metais de transição no estado deteriorado não é necessariamente recuperada de uma maneira automática. Consequentemente, com a finalidade de reduzir de maneira mais confiável a quantidade de íons de metais de transição no estado deteriorado (aumentar de maneira mais confiável a quantidade de íons de metais de transição no estado de referência), o processamento de recuperação pode ser executado quando a

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6/46 temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna é a primeira temperatura ou acima como quando a temperatura do catalisador SCR se situa abaixo da primeira temperatura. Entretanto, no período após o motor de combustão interna ser desligado até a temperatura do catalisador SCR diminuir para abaixo da primeira temperatura, a recuperação de valência dos íons de metais de transição no estado deteriorado é automaticamente realizada sem aquecimento do catalisador SCR com o aquecedor (tal período é denominado como “período de recuperação automática” abaixo). Consequentemente, o processamento de recuperação pode ser executado quando a temperatura do catalisador SCR diminui para abaixo da primeira temperatura após o motor de combustão interna ser desligado (quando um período de parada automático expira). Quando o processamento de recuperação é executado por tal método, o período (período prescrito) para manter o catalisador SCR na ou acima da primeira temperatura com o uso do aquecedor pode ser definido como um período necessário para a recuperação de valência da quantidade de íons de metais de transição no estado deteriorado no final do período de recuperação automática. Tal definição do período prescrito torna possível minimizar o consumo de energia do aquecedor, enquanto minimiza a quantidade de íons de metais de transição no estado deteriorado.

[012] Na configuração em que o processamento de recuperação é executado durante o desligamento do motor de combustão interna, conforme anteriormente descrito, os meios de controle podem controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador SCR durante a execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima da primeira temperatura e abaixo de uma segunda temperatura que é a temperatura que causa a exibição de oxidação de NH3. Aqui, quando o motor de combustão interna é desligado, existe uma possibilidade de que o NH3 seja adsorvido em pelo menos alguns dos íons de metais de transição incluídos no catalisador SCR. Em tal caso, quando a temperatura do

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7/46 catalisador SCR durante a execução do processamento de recuperação é aumentada até a segunda temperatura ou acima, o NH3 adsorvido pelos de metais de transição é oxidado. Para lidar com essa situação, o aquecedor é controlado de modo que a temperatura do catalisador SCR durante a execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima da primeira temperatura e abaixo da segunda temperatura. Isso torna possível alcançar a recuperação de valência dos íons de metais de transição no estado deteriorado sem oxidar o NH3 adsorvido pelos de metais de transição. Como resultado, quando o NOX flui para o catalisador SCR após a próxima partida do motor de combustão interna, o mesmo torna possível reduzir o influxo de NOx com o uso do NH3 adsorvido pelos de metais de transição.

[013] Aqui, o NH3 adsorvido pelos de metais de transição do catalisador SCR tende a se dessorver na atmosfera na ou acima de uma temperatura especificada (chamada de “terceira temperatura” abaixo) que está acima da primeira temperatura e abaixo da segunda temperatura. Consequentemente, se a temperatura do catalisador SCR no momento em que o motor de combustão interna é desligado estiver acima da terceira temperatura, pode-se supor que a quantidade de NH3 adsorvido pelos de metais de transição é substancialmente zero nesse momento. Consequentemente, na configuração em que o processamento de recuperação é executado durante o desligamento do motor de combustão interna, se a temperatura, detectada pelos meios de detecção quando o motor de combustão interna está desligado, for a terceira temperatura ou acima, os meios de controle podem controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador SCR durante a execução do processamento de recuperação se torne a segunda temperatura ou acima. A quantidade de íons de metais de transição cuja valência iônica é recuperada por unidade de tempo tende a ser maior à medida que a temperatura do catalisador SCR se torna mais alta. Consequentemente, no caso em que a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação é

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8/46 aumentada até a segunda temperatura ou acima, o período de execução do processamento de recuperação pode ser encurtado em comparação com o caso em que a temperatura é mantida menor que a segunda temperatura. Como resultado, mesmo quando o período do desligamento até o reinício do motor de combustão interna é curto, se torna fácil concluir o processamento de recuperação.

[014] Outros casos em que o NOx não flui para o catalisador SCR podem incluir o caso em que um gás que não contém NOx flui através do catalisador SCR. Um termo “gás que não inclui NOx” se refere não apenas ao gás que não contém nenhum NOx, mas, também, o gás que inclui uma quantidade mínima de NOx (a quantidade considerada para alcançar a recuperação de valência eficiente dos íons de metais de transição que são colocados no estado deteriorado no catalisador SCR, sendo que a quantidade é denominada como “quantidade de NOx aceitável”). Os exemplos do caso em que tal gás flui através do catalisador SCR incluem o caso em que NOx no gás de escape é removido a montante do catalisador SCR durante a operação do motor de combustão interna, e o caso em que processamento de corte de combustível do motor de combustão interna é executado. Os exemplos do caso em que NOx é removido a montante do catalisador SCR durante operação do motor de combustão interna podem incluir, por exemplo, o caso em que um catalisador NSR é configurado para ser disposto em uma porção da passagem de escape a montante do catalisador SCR, e uma razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR é uma razão entre ar e combustível pobre que é mais alta que uma razão estequiométrica entre ar e combustível. O catalisador NSR usado no presente documento é um catalisador de redução de armazenamento de NOx que armazena NOx no gás de escape quando a razão entre ar e combustível do gás de escape é uma razão entre ar e combustível pobre. O catalisador NSR também reduz, enquanto emite, o NOx armazenado, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape é uma razão entre ar e combustível rica que é menor

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9/46 que a razão estequiométrica entre ar e combustível. Entretanto, quando a quantidade de armazenamento de NOx do catalisador NSR se torna relativamente grande, parte do NOx que flui para o catalisador NSR tende a deslizar através do catalisador NSR mesmo quando a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR é a razão entre ar e combustível pobre. Consequentemente, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR é uma razão entre ar e combustível pobre e a quantidade de armazenamento de NOX do catalisador NSR é um limite superior especificado ou abaixo, pode-se determinar que o NOx é removido a montante do catalisador SCR. Um termo “limite superior especificado” usado no presente documento é um valor definido supondo que se a quantidade de armazenamento de NOx do catalisador NSR excede o limite superior especificado, a quantidade de NOx além da quantidade de NOx aceitável anteriormente mencionada pode deslizar através do catalisador NSR.

[015] Conforme descrito antes, o NH3 adsorvido pelos de metais de transição do catalisador SCR tende a se dessorver na atmosfera na ou acima da terceira temperatura. Quando o processamento de recuperação for executado durante o desligamento do motor de combustão interna, não há fluxo de gás no catalisador SCR. Consequentemente, mesmo quando o NH3 é dessorvido dos íons de metais de transição durante o processamento de recuperação, o NH3 dessorvido permanece dentro do catalisador SCR. Há uma alta possibilidade de que o NH3 que permanece dentro do catalisador SCR seja readsorvido pelos íons de metais de transição, quando a temperatura do catalisador SCR após o final do processamento de recuperação diminui abaixo da terceira temperatura. Portanto, conforme descrito antes, quando o processamento de recuperação é executado durante o desligamento do motor de combustão interna, pode-se dizer que não há necessidade de limitar a temperatura do catalisador SCR a abaixo da terceira

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10/46 temperatura. Quando o processamento de recuperação é executado enquanto o gás que não contém NOx flui através do catalisador SCR, o NH3 dessorvido dos íons de metais de transição tende a ser descarregado do catalisador SCR em conjunto com o gás. Consequentemente, quando existe um fluxo de gás no catalisador SCR, e o NH3 é dessorvido dos íons de metais de transição nesse estado, o NH3 dessorvido é menos propenso a ser readsorvido pelos íons de metais de transição. Consequentemente, na configuração em que o processamento de recuperação é executado enquanto o gás que não contém NOX flui através do catalisador SCR, a temperatura do catalisador SCR pode ser limitada a abaixo da terceira temperatura. Ou seja, quando o processamento de recuperação é executado enquanto o gás que não contém NOx flui através do catalisador SCR, os meios de controle podem controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador SCR se torne igual ou acima da primeira temperatura e abaixo da terceira temperatura. De acordo com tal configuração, quando o gás que inclui NOx flui para o catalisador SCR após o processamento de recuperação ter terminado, o influxo de NOx pode ser reduzido com o uso do NH3 adsorvido pelos íons de metais de transição.

[016] Na configuração em que o processamento de recuperação é executado enquanto o gás que não contém NOx flui através do catalisador SCR, pode-se supor que a quantidade do NH3 adsorvido pelos íons de metais de transição é substancialmente zero quando a temperatura do catalisador SCR após o início do processamento de recuperação é a terceira temperatura ou acima. Consequentemente, se a temperatura, detectada pelos meios de detecção após o início do processamento de recuperação, for a terceira temperatura ou acima, os meios de controle podem controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador SCR durante a execução do processamento de recuperação se torne a segunda temperatura ou acima. De acordo com tal configuração, se torna fácil concluir o processamento de recuperação mesmo quando o gás que não contém

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NOx flui através do catalisador SCR por um curto tempo.

[017] Quando o processamento de recuperação é executado enquanto o gás que não contém NOx flui através do catalisador SCR, os meios de controle podem controlar o aquecedor de modo que a quantidade de aquecimento do catalisador SCR diminua no caso em que a quantidade do gás que flui através do catalisador SCR é pequena, em comparação com o caso em que a quantidade de gás é grande. No caso em que a quantidade do gás que flui através do catalisador SCR é pequena, a quantidade de calor transmitido a partir do catalisador SCR para o gás diminui em comparação com o caso em que a quantidade de gás é grande. Consequentemente, quando a quantidade do gás que flui através do catalisador SCR é pequena, o catalisador SCR pode ser mantido na ou acima da primeira temperatura com uma quantidade de aquecimento menos em comparação ao caso em que a quantidade do gás é grande. Como resultado, a energia de consumo do aquecedor pode ser controlada para ser menor.

[018] A seguir, o aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna, de acordo com a presente invenção, pode incluir adicionalmente meios de estimação para estimar uma quantidade de recuperação solicitada que é a quantidade de íons de metais de transição que precisa de recuperação de valência (a quantidade dos íons de metais de transição no estado deteriorado), entre os íons de metais de transição sustentados pelo catalisador SCR. Nesse caso, os meios de estimação podem executar o processamento de recuperação de modo que no caso em que a quantidade de recuperação solicitada é pequena, um período prescrito seja mais curto em comparação ao caso em que a quantidade de recuperação solicitada é grande. De acordo com tal configuração, o período de aquecimento do catalisador SCR com o aquecedor pode ser controlado para ser o mais curto possível. Como resultado, a energia de consumo do aquecedor pode ser controlada para ser o mais baixa possível.

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12/46 [019] Os meios de controle podem não executar o processamento de recuperação, quando a quantidade de recuperação solicitada estimada pelos meios de estimação está abaixo de um limiar especificado. O termo “limiar especificado” usado no presente documento é um valor considerado como pequeno o suficiente para permitir que o catalisador SCR demonstre o desempenho de redução de NOX desejado se a quantidade de recuperação solicitada estiver abaixo do limiar especificado, ou for um valor considerado como pequeno o suficiente para permitir a redução de NOX contínua pelo catalisador SCR. De acordo com tal configuração, se torna possível suprimir o aumento na energia de consumo relacionada à operação do aquecedor, enquanto mantém a função de redução do catalisador SCR.

[020] De acordo com a presente invenção, um aparelho de controle de gás de escape que inclui um catalisador SCR pode recuperar adequadamente a valência iônica de íons de metais de transição incluídos no catalisador SCR.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [021] Recursos, vantagens e importância técnica e industrial de modalidades exemplificativas da invenção serão descritos abaixo com referência aos desenhos anexos, em que números similares denotam elementos similares, e em que:

[022] A Figura 1 ilustra uma configuração esquemática de um motor de combustão interna ao qual a presente modalidade é aplicada, e um sistema de admissão e escape do motor de combustão interna;

[023] Figura 2 ilustra esquematicamente uma reação de redução de NOx em um catalisador SCR;

[024] A Figura 3 ilustra a quantidade de influxo de NOX, a temperatura do catalisador SCR, um estado de operação de um aquecedor e mudança temporal de um contador quando a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna está abaixo da primeira temperatura;

[025] A Figura 4 ilustra a quantidade de influxo de NOx, a temperatura do

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13/46 catalisador SCR, o estado de operação do aquecedor e a mudança temporal do contador quando a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna é a primeira temperatura ou acima;

[026] A Figura 5 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada por uma ECU quando o processamento de recuperação é realizado em uma primeira modalidade;

[027] A Figura 6 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU quando a quantidade de íons de cobre no estado deteriorado é calculada;

[028] A Figura 7 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU quando o processamento de recuperação é realizado em uma modificação da primeira modalidade;

[029] A Figura 8 ilustra a relação entre a temperatura do catalisador SCR, uma taxa de recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado, uma taxa de dessorção de NH3, e uma taxa de oxidação de NH3;

[030] A Figura 9 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU quando o processamento de recuperação é realizado em uma segunda modalidade; e [031] A Figura 10 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU quando o processamento de recuperação é realizado em uma modificação da segunda modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES [032] As modalidades específicas da presente invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos anexos. Note que tamanhos, materiais, formatos e disposições relativas de membros de componente revelados nas modalidades não se destinam a limitar o escopo técnico da presente invenção a isso, exceto se especificado de outro modo.

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14/46 [033] <Primeira modalidade> Primeiro, a primeira modalidade da presente invenção será descrita com referência às Figuras 1 a 5. A Figura 1 ilustra uma configuração esquemática de um motor de combustão interna ao qual o aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a presente modalidade, é aplicado, e um sistema de admissão e escape do motor de combustão interna. Um motor de combustão interna 1 ilustrado na Figura 1 é um motor de combustão interna do tipo de ignição por compressão (motor a diesel) que usa gasóleo como combustível. O motor de combustão interna 1 pode ser um motor de combustão interna do tipo ignição por faísca (motor a gasolina) com capacidade para realizar operação de combustão pobre.

[034] O motor de combustão interna 1 é conectado a uma passagem de escape 2 para circular o gás queimado (gás de escape) descarregado a partir do interior de um cilindro. Em algum ponto intermediário da passagem de escape 2, um primeiro invólucro de catalisador 3 é disposto. Em uma porção da passagem de escape 2 a jusante do primeiro invólucro de catalisador 3, um segundo invólucro de catalisador 4 é disposto.

[035] O primeiro invólucro de catalisador 3 aloja um veículo de catalisador que sustenta um catalisador NSR e um filtro de partículas em um invólucro cilíndrico. O catalisador NSR armazena NOx no gás de escape quando uma razão entre ar e combustível do gás de escape for uma razão entre ar e combustível pobre. Quando a razão entre ar e combustível do gás de escape for uma razão entre ar e combustível rica, o catalisador NSR descarrega o NOX armazenado enquanto faz com que o NOX reaja com os componentes redutores (tais como HC e CO) no gás de escape a fim de reduzir o NOX armazenado em N2. O filtro de partículas coleta matéria particulada (PM) contida no gás de escape.

[036] O segundo invólucro de catalisador 4 aloja um veículo de catalisador que sustenta o catalisador SCR em um invólucro cilíndrico. O veículo de catalisador

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15/46 é formado por revestimento, por exemplo, um material à base de monólito com um veículo de catalisador à base de alumina ou zeólito, em que o material de tem uma seção transversal semelhante à colmeia. O veículo de catalisador sustenta a transição de elementos de metal, tais como Cu e Fe através da troca iônica. O catalisador SCR configurado dessa forma adsorve o NH3 contido no gás de escape, e reduz o NOx no gás de escape a N2 com o uso do NH3 adsorvido como um agente redutor. Na presente modalidade, os íons de cobre são usados como os íons de metais de transição sustentados pelo veículo de catalisador do catalisador SCR.

[037] O segundo invólucro de catalisador 4 é anexado com um aquecedor 40 para aquecer o catalisador SCR. O aquecedor 40 é um aquecedor do tipo aquecimento elétrico que aquece o catalisador SCR convertendo-se a energia elétrica em energia térmica. O aquecedor 40 pode ser um aquecedor por indução que aquece o catalisador SCR com o uso de ondas eletromagnéticas geradas por energização. O aquecedor 40 pode ser implementado formando-se o catalisador SCR como um catalisador do tipo aquecimento. O aquecedor 40 pode ser um queimador que aquece o catalisador SCR com chamas.

[038] Em uma porção da passagem de escape 2 entre o primeiro invólucro de catalisador 3 e o segundo invólucro de catalisador 4, uma válvula de adição 5 é disposta para adicionar (injetar) um aditivo que é NH3 ou um precursor de NH3 no gás de escape. A válvula de adição 5 é conectada a um tanque de aditivo 51 por meio de uma bomba 50. A bomba 50 suga o aditivo armazenado no tanque de aditivo 51 e bombeia o aditivo sugado para a válvula de adição 5. A válvula de adição 5 injeta o aditivo bombeado a partir da bomba 50 na passagem de escape 2. Como o aditivo armazenado no tanque de aditivo 51, um gás NH3 ou uma solução aquosa de ureia, carbamato de amônio ou similares pode ser usado. Na presente modalidade, a solução aquosa de ureia é usada.

[039] Quando a solução aquosa de ureia é injetada a partir da válvula de

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16/46 adição 5, a solução aquosa de ureia flui para o segundo invólucro de catalisador 4 em conjunto com o gás de escape. Nesse caso, a solução aquosa de ureia é pirolisada após o recebimento do calor do gás de escape, ou é hidrolisada pelo catalisador SCR. Quando a solução aquosa de ureia é pirolisada ou hidrolisada, NH3 é gerado. O NH3 gerado dessa forma é adsorvido pelo catalisador SCR. O NH3 adsorvido pelo catalisador SCR reage com NOx contido no gás de escape, e gera N2 e H2O.

[040] O motor de combustão interna 1 configurado dessa forma é anexado com uma ECU 10. A ECU 10 é uma unidade de controle eletrônico que inclui componentes, tais como uma CPU, uma ROM, uma RAM e uma RAM de reserva. A ECU 10 é eletricamente conectada a vários sensores, tais como um primeiro sensor de NOx 6, um segundo sensor de NOx 7, um sensor de temperatura de gás de escape 8, um sensor de temperatura de invólucro 9, um sensor de posição de manivela 11, um sensor de posição de acelerador 12 e um medidor de fluxo de ar 13.

[041] O primeiro sensor de NOx 6 é disposto em uma porção da passagem de escape 2 entre o primeiro invólucro de catalisador 3 e o segundo invólucro de catalisador 4 para emitir um sinal elétrico correlacionado com a concentração de NOx do gás de escape que flui para o segundo invólucro de catalisador 4. O segundo sensor de NOx 7 é disposto em uma porção da passagem de escape 2 a jusante do segundo invólucro de catalisador 4 para emitir um sinal elétrico correlacionado com a concentração de NOx do gás de escape que flui a partir do segundo invólucro de catalisador 4. O sensor de temperatura de gás de escape 8 é disposto em uma porção da passagem de escape 2 a jusante do segundo invólucro de catalisador 4 para emitir um sinal elétrico correlacionado com a temperatura do gás de escape que flui a partir do segundo invólucro de catalisador 4. O sensor de temperatura de invólucro 9 é fixado ao segundo invólucro de catalisador 4 para emitir

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17/46 um sinal elétrico correlacionado com a temperatura do invólucro que aloja o catalisador SCR.

[042] O sensor de posição de manivela 11 emite um sinal elétrico correlacionado com uma posição rotacional de um eixo de saída (virabrequim) do motor de combustão interna 1. O sensor de posição de acelerador 12 emite um sinal elétrico correlacionado com uma quantidade de operação de um pedal do acelerador (quantidade de operação de acelerador). O medidor de fluxo de ar 13 emite um sinal elétrico correlacionado com a quantidade (massa) de ar sugado para o motor de combustão interna 1.

[043] A ECU 10 é eletricamente conectada não apenas a vários dispositivos (por exemplo, uma válvula de injeção de combustível, etc.) fixados ao motor de combustão interna 1, mas, também, aos membros de componente estabelecidos acima, tais como a válvula de adição 5, o aquecedor 40 e a bomba 50. A ECU 10 Controla eletricamente os vários dispositivos do motor de combustão interna 1 e os membros de componente, tais como a válvula de adição 5, o aquecedor 40 e a bomba 50 com base nos sinais de saída dos vários sensores descritos antes. Por exemplo, a ECU executa o controle estabelecido, tal como controle de injeção de combustível, tal como controle de injeção de combustível que controla a quantidade de injeção e a temporização de injeção da válvula de injeção de combustível de acordo com a carga de motor e a velocidade de motor do motor de combustão interna 1, e o controle de adição que causa a injeção intermitente do aditivo da válvula de adição 5. Além disso, a ECU 10 executa o processamento de recuperação do catalisador SCR. O processamento de recuperação estabelecido no presente documento é o processamento para recuperar a valência iônica dos íons de cobre incluídos no catalisador SCR para a valência necessária para a redução de NOX. O processamento de recuperação na presente modalidade será descrito abaixo.

[044] Primeiro, a reação de redução de NOX no catalisador SCR será

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18/46 descrita com referência à Figura 2. A Figura 2 ilustra esquematicamente a reação de redução de NOx para a descrição da mesma. A reação de redução de NOx no catalisador SCR ocorre nos íons de cobre sustentados pelo veículo de catalisador. A reação de redução de NOx é considerada como esquematicamente dividida em quatro etapas (a) a (d). Primeiro, na etapa (a), NH3 é adsorvido por um íon de cobre (Cu²+) cuja valência iônica é um valor (²+) necessário para a redução de NOx. A seguir, na etapa (b), NOx (NO) é adsorvido pelo íon de cobre. Como resultado, na etapa (c), uma reação entre NH3 e NO é causada, de modo que N2 e H2O sejam gerados e a valência iônica do íon de cobre diminua para 1+. Quando a valência iônica do íon de cobre diminui para 1+, a capacidade de redução de NOx do íon de cobre se deteriora (estado deteriorado). Entretanto, o íon de hidrogênio H⁺ gerado na etapa (c) é adsorvido pelo íon de cobre C⁺ no estado deteriorado. Quando oxigênio (1/4O2) e NO2 são fornecidos para o íon de cobre C⁺ nesse estado na etapa (d), o íon de cobre C⁺ é reoxidado. Quando o íon de cobre é reoxidado, a valência iônica do íon de cobre é recuperada para ²⁺ que é o valor necessário para a redução de NOx (estado de referência). Consequentemente, a reação que começa a partir da etapa (a) pode ser sequencialmente continuada novamente, de modo que a redução de NOx contínua pelo catalisador SCR possa ser alcançada.

[045] A fim de implementar a redução de NOx contínua no catalisador SCR dessa maneira, considera-se que a valência do íon de cobre C+ precisa ser recuperada (C+ Cu²+) na etapa (d). Entretanto, a recuperação de valência do íon de cobre colocado no estado deteriorado é exibida na atmosfera cuja temperatura é igual ou acima da temperatura (temperatura ativa) na qual a redução de NOx pelo íon de cobre no estado de referência começa a ser exibida, em que a atmosfera contém NO2 e O2. Consequentemente, dependendo do estado operacional do motor de combustão interna 1, o estado em que a redução de NOx do íon de cobre no estado de referência é exibida, porém, a recuperação de valência do íon de cobre no

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19/46 estado deteriorado não é exibida pode continuar. Por exemplo, quando a operação de carga baixa do motor de combustão interna 1 continua, ou o gás de escape que flui para o catalisador SCR continua a ter uma razão entre ar e combustível igual ou abaixo da razão estequiométrica entre ar e combustível, existe uma alta possibilidade de que o estado em que a redução de NOX do íon de cobre no estado de referência seja exibida, porém, a recuperação de valência do íon de cobre no estado deteriorado não é exibida continua. Quando o motor de combustão interna 1 é imediatamente desligado após tal estado ser continuado, a próxima operação do motor de combustão interna 1 começa no estado em que a quantidade dos íons de cobre no estado de referência é pequena. Como resultado, imediatamente após o motor de combustão interna 1 é iniciado, desempenho de redução de NOx do catalisador SCR pode ser deteriorado, e a redução de NOX contínua pelo catalisador SCR pode se tornar difícil.

[046] Consequentemente, na presente modalidade, o processamento de recuperação é executado por um método para controlar o aquecedor 40 de modo que a temperatura do catalisador SCR seja aquecida até a primeira temperatura ou acima, e a temperatura seja mantida por um período prescrito, quando o NOX não flui para o catalisador SCR e O2 está presente no segundo invólucro de catalisador

4. Conforme anteriormente descrito, a primeira temperatura estabelecida no presente documento é a temperatura que causa a exibição da recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado, sendo que a temperatura (por exemplo, 200°C ou mais) se encontra acima da temperatura (por exemplo, 150°C ou mais) na qual a redução de NOX pelos íons de cobre no estado de referência começa a ser exibida. O período prescrito é o período necessário para realizar a recuperação de valência substancialmente de todos os íons de cobre no estado deteriorado. Um método para definir o período prescrito será posteriormente descrito.

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20/46 [047] Aqui, o caso em que NOx não flui para o catalisador SCR pode ser o caso em que o motor de combustão interna está em um estado de desligamento. Entretanto, quando a execução do processamento de recuperação é tentada após um tempo relativamente longo ter decorrido desde o desligamento do motor de combustão interna 1, o consumo de energia do aquecedor 40 pode aumentar. Isso ocorre porque a temperatura do catalisador SCR diminui à medida que o tempo decorrido do desligamento do motor de combustão interna 1 se torna mais longo, o que causa o aumento na quantidade de aquecimento necessária para aumentar a temperatura do catalisador SCR até a primeira temperatura ou acima. Portanto, na presente modalidade, o processamento de recuperação é executado imediatamente após o desligamento do motor de combustão interna 1, ou seja, quando o catalisador SCR está a uma temperatura relativamente alta, usando-se o desligamento do motor de combustão interna 1 como um gatilho.

[048] Aqui, o método para executar o processamento de recuperação será descrito com referência à Figura 3. A Figura 3 ilustra a quantidade de NOx que flui para o catalisador SCR (quantidade de influxo de NOx), a temperatura do catalisador SCR, o estado de operação do aquecedor 40 e a mudança temporal de um contador quando o motor de combustão interna 1 está desligado. Um termo “contador” na Figura 3 se refere a um contador para integrar a quantidade de íons de cobre cuja valência iônica é estimada como recuperada por unidade de tempo após o desligamento do motor de combustão interna 1. Um termo “valor estipulado” se refere a um valor que corresponde à quantidade de íons de cobre estimados para serem colocados no estado deteriorado quando o motor de combustão interna 1 é desligado. Na presente modalidade, o valor estipulado é definido supondo-se o caso em que uma quantidade máxima de íons de cobre é colocada no estado deteriorado quando o motor de combustão interna 1 é desligado. Tal valor estipulado é estatisticamente obtido a partir do resultado de um experimento, uma simulação ou

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21/46 similares.

[049] Conforme ilustrado na Figura 3, quando o motor de combustão interna 1 é desligado (t1 na Figura 3), a quantidade de NOx (quantidade de influxo de NOx) que flui para o catalisador SCR é definida em “zero”. Consequentemente, a ECU 10 opera (liga) o aquecedor 40 para aquecer o catalisador SCR. Nesse momento, uma vez que a temperatura do catalisador SCR é relativamente alta, o catalisador SCR pode ser aquecido até a primeira temperatura ou acima com uma quantidade de aquecimento menor que o caso em que o catalisador SCR está em um estado frio. Uma vez que a temperatura do catalisador SCR alcança a primeira temperatura (t2 na Figura 3), a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado começa a ser exibida. Nesse caso, uma vez a quantidade de influxo de NOx é “zero”, a diminuição na valência iônica relacionada à redução de NOx pelos íons de cobre no estado de referência não é exibida. Como resultado, a quantidade de íons de cobre colocados no estado deteriorado pode ser eficientemente reduzida. Quando a temperatura do catalisador SCR alcança a primeira temperatura e, desse modo, a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado começa a ser exibida, a ECU 10 começa a integrar a quantidade de íons de cobre ao contador. Aqui, a quantidade de íons de cobre cuja valência iônica é recuperada por unidade de tempo se torna maior à medida que a temperatura do catalisador SCR se torna mais alta. Portanto, uma quantidade de atualização do contador por unidade de tempo aumenta mais à medida que a temperatura do catalisador SCR se torna mais alta.

[050] Quando o aquecedor 40 aquece o catalisador SCR e, desse modo, a temperatura do catalisador SCR alcança uma temperatura-alvo Ttrg que é igual ou acima da primeira temperatura (t3 na Figura 3), a ECU 10 controla o aquecedor 40 de modo que a temperatura do catalisador SCR seja mantida na temperatura-alvo Ttrg. A temperatura-alvo Ttrg estabelecida no presente documento é a temperatura

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22/46 determinada em consideração a um equilíbrio entre o consumo de energia e a taxa de recuperação de valência ou similares. Quando o motor de combustão interna 1 é desligado, existe uma possibilidade de que o NH3 adsorva pelo menos alguns dos íons de cobre contidos no catalisador SCR. Consequentemente, quando a temperatura do catalisador SCR é excessivamente aumentada durante a execução do processamento de recuperação, o NH3 adsorvido pelos íons de cobre pode se dessorver ou oxidar. Entretanto, quando não há fluxo de gás no catalisador SCR como no caso após o desligamento do motor de combustão interna 1, o NH3 adsorvido pelo íon de cobre permanece no catalisador SCR mesmo se o mesmo for dessorvido do íon de cobre. Consequentemente, quando a temperatura do catalisador SCR diminui, existe uma alta possibilidade de que o NH3 dessorvido seja readsorvido pelo íon de cobre. Portanto, pode-se dizer que não há necessidade de limitar a temperatura-alvo Ttrg a abaixo da temperatura na qual o NH3 começa a se dessorver. Entretanto, quando a temperatura do catalisador SCR é aumentada até a temperatura acima da temperatura na qual o NH3 começa a se dessorver, o NH3 adsorvido pelos íons de cobre pode se oxidar. Consequentemente, a temperaturaalvo Ttrg é limitada a temperaturas abaixo da temperatura (segunda temperatura) na qual a oxidação de NH3 começa a ser exibida. Quando a temperatura-alvo Ttrg é definida dessa maneira, a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado pode ser alcançada, sem a oxidação do NH3 adsorvido pelos íons de cobre. Como resultado, quando o NOx flui para o catalisador SCR após o próximo início do motor de combustão interna 1, se torna possível reduzir o influxo de NOx com o uso do NH3 adsorvido pelos íons de cobre.

[051] Com referência à Figura 3 novamente, quando o valor de contador alcança o valor estipulado (t4 na Figura 3), a ECU 10 para (desliga) o aquecedor 40, enquanto redefine o valor de contador em “zero”. O período prescrito nesse caso é um período de t2 a t4 na Figura 3. Ou seja, o período prescrito nesse caso é um

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23/46 período necessário para recuperar a valência iônica substancialmente de toda a suposta quantidade de íons de cobre a ser colocada no estado deteriorado no momento em que o motor de combustão interna 1 é desligado.

[052] A descrição foi fornecida do método para executar o processamento de recuperação quando a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 está abaixo da primeira temperatura com referência à Figura 3. Entretanto, a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 pode ser igual ou acima da primeira temperatura. Em tal caso, estima-se que a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado seja automaticamente obtida antes do desligamento e imediatamente após o desligamento do motor de combustão interna 1. Consequentemente, quando a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 é igual ou acima da primeira temperatura, a execução do processamento de recuperação pode ser proibida. De acordo com tal método, se torna possível suprimir o aumento no consumo de energia do aquecedor 40 atribuído para execução do processamento de recuperação. Entretanto, mesmo no caso estabelecido acima, a recuperação de valência substancialmente de toda a quantidade de íons de cobre colocados no estado deteriorado não é necessariamente realizada de maneira automática. Como resultado, o desempenho de redução de NOX do catalisador SCR após o motor de combustão interna 1 ser iniciado da próxima vez pode não ter um desempenho desejado. Consequentemente, com a finalidade obter de maneira mais confiável o desempenho de redução de NOX desejado do catalisador SCR após o motor de combustão interna 1 ser iniciado da próxima vez, o processamento de recuperação pode ser executado supondo-se que a quantidade de íons de cobre que corresponde ao valor estipulado seja colocada no estado deteriorado, mesmo no caso em que a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão

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24/46 interna se encontre na primeira temperatura ou acima como no caso em que a temperatura do catalisador SCR se encontra abaixo da primeira temperatura após o desligamento do motor de combustão interna. Nesse caso, o processamento de recuperação pode ser executado quando a temperatura do catalisador SCR diminui a abaixo da primeira temperatura após o motor de combustão interna ser desligado.

[053] Aqui, o método para executar o processamento de recuperação no caso em que a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 é igual ou acima da primeira temperatura será descrito com referência à Figura 4. Conforme ilustrado na Figura 4, quando a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 é igual ou acima da primeira temperatura, a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado é realizada automaticamente sem aquecimento do catalisador SCR com o aquecedor 40 durante o período (período de recuperação automática) a partir de um ponto no tempo (t1 na Figura 4) quando o motor de combustão interna 1 é desligado até um ponto no tempo (t2' na Figura 4) quando a temperatura do catalisador SCR diminui até abaixo da primeira temperatura. Consequentemente, quando o motor de combustão interna 1 é desligado, a ECU 10 começa a integrar a quantidade de íons de cobre ao contador sem operar o aquecedor 40. Então, quando a temperatura do catalisador SCR se torna abaixo da primeira temperatura (t2' na Figura 4), a ECU 10 opera (liga) o aquecedor 40. Quando o aquecedor 40 aquece o catalisador SCR e, desse modo, a temperatura do catalisador SCR alcança a temperatura-alvo Ttrg (t3 na Figura 4), a ECU 10 controla o aquecedor 40 de modo que a temperatura do catalisador SCR seja mantida na temperatura-alvo Ttrg. Quando o valor de contador alcança o valor estipulado (t4 na Figura 4), a ECU 10 para (desliga) o aquecedor 40, enquanto redefine o valor de contador em “zero”. O período prescrito nesse caso é o período de t2' a t4 na Figura 4. Ou seja, o período prescrito nesse caso é o período necessário para recuperar a valência iônica

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25/46 da suposta quantidade de íons de cobre a ser colocada no estado deteriorado no final do período de recuperação automática (a quantidade obtida subtraindo-se a quantidade de íons de cobre, cuja valência iônica é recuperada no período de recuperação automática, a partir da suposta quantidade de íons de cobre a ser colocada no estado deteriorado após o desligamento do motor de combustão interna 1).

[054] Conforme ilustrado nas Figuras 3 e 4, quando o processamento de recuperação é executado imediatamente após o desligamento do motor de combustão interna 1, a recuperação de valência substancialmente de toda a quantidade de íons de cobre no estado deteriorado pode realizada, enquanto mantém o consumo de energia do aquecedor 40 o mais baixo possível. Uma vez que o processamento de recuperação é executado enquanto o NOX não flui para o catalisador SCR, a recuperação de valência dos íons de cobre colocados no estado deteriorado também pode ser eficientemente realizada. Além disso, uma vez que a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação é limitada a abaixo da segunda temperatura, a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado pode ser realizada sem oxidar o NH3 que é adsorvido pelos íons de cobre. Portanto, é possível suprimir tal situação em que o desempenho de redução de NOX do catalisador SCR é deteriorado ou em que a redução de NOX contínua pelo catalisador SCR é difícil, após o próximo início do motor de combustão interna 1.

[055] Doravante, os procedimentos de execução do processamento de recuperação na presente modalidade serão descritos com referência à Figura 5. A Figura 5 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU 10 quando o processamento de recuperação é realizado. A rotina de processamento é pré-armazenada em um dispositivo de armazenamento, tal como uma ROM da ECU 10, e é executada com o desligamento do motor de combustão

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26/46 interna 1 como um gatilho. O desligamento do motor de combustão interna 1 usado no presente documento é determinado com a condição de que interruptor de ignição, que não é ilustrado, é comutado de LIGADO para DESLIGADO. Na configuração de realização do assim chamado controle de partida-parada, no qual o motor de combustão interna 1 é automaticamente desligado e reiniciado enquanto um veículo é parado, pode-se determinar que o motor de combustão interna 1 seja desligado quando o motor de combustão interna 1 for automaticamente parado. Nos assim chamados veículos híbridos que incluem não somente o motor de combustão interna 1, mas, também, um motor elétrico ou similares como um motor do veículo, pode-se determinar que o motor de combustão interna 1 seja desligado quando o motor de combustão interna 1 for automaticamente parado a fim de acionar os veículos apenas com o motor elétrico.

[056] Na rotina de processamento da Figura 5, a ECU 10 determina primeiro se uma solicitação de partida do motor de combustão interna 1 é gerada no processamento de S101 ou não. Quando a determinação positiva é feita no processamento de S101, a ECU 10 prossegue para o processamento de S102. No processamento de S102, a ECU 10 detecta a temperatura Tscr do catalisador SCR. Quando o processamento de S102 é executado pela primeira vez após o desligamento do motor de combustão interna 1, a temperatura Tscr do catalisador SCR imediatamente antes do desligamento do motor de combustão interna 1 pode ser lida. Imediatamente antes do desligamento do motor de combustão interna 1, o gás de escape está circulando através do catalisador SCR e, portanto, o calor do catalisador SCR tende a ser irradiado para o gás de escape. Consequentemente, a temperatura Tscr do catalisador SCR deve ser considerada correlacionada com a temperatura do gás de escape que flui a partir do catalisador SCR. Portanto, a temperatura Tscr do catalisador SCR calculado a partir de um valor de medição do sensor de temperatura de gás de escape 8 pode ser armazenada em um dispositivo

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27/46 de armazenamento, tal como uma RAM de reserva da ECU 10. Quando o processamento de S102 é executado pela segunda vez ou mais após o desligamento do motor de combustão interna 1, a ECU 10 calcula a temperatura Tscr do catalisador SCR com base no valor de medição do sensor de temperatura de invólucro 9. Isso ocorre porque a temperatura do catalisador SCR deve ser considerada mais correlacionada com o valor de medição do sensor de temperatura de invólucro 9 que o valor de medição do sensor de temperatura de gás de escape 8, uma vez que o calor do catalisador SCR tende a ser irradiado para o invólucro quando não há circulação de gás no catalisador SCR. Na configuração em que o segundo invólucro de catalisador 4 é equipado com um sensor que mede diretamente a temperatura do catalisador SCR, o valor de medição do sensor pode ser usado em cada um dos casos descritos acima.

[057] No processamento de S103, a ECU 10 determina se a temperatura Tscr do catalisador SCR detectada no processamento de S102 é igual ou acima de uma primeira temperatura T1. A primeira temperatura T1 é uma temperatura que causa a exibição da recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado conforme descrito antes.

[058] Quando a determinação negativa é feita no processamento de S103, a ECU 10 prossegue para o processamento de S108. Quando o processamento de S108 é executado pela primeira vez após o desligamento do motor de combustão interna 1, a ECU 10 opera (liga) o aquecedor 40 ao começar a fornecer energia elétrica de acionamento para o aquecedor 40. Quando o processamento de S108 é executado pela segunda vez ou mais, o aquecedor 40 já está em um estado operacional. Consequentemente, a ECU 10 pode manter o estado operacional do aquecedor 40 ao fornecer continuamente a energia elétrica de acionamento para o aquecedor 40. Após executar o processamento de S108, a ECU 10 retorna para o processamento de S101. Nesse caso, se uma solicitação de reinício do motor de

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28/46 combustão interna 1 é gerada, a mesma indica que a determinação positiva é feita no processamento de S101. Consequentemente, a ECU 10 prossegue para o processamento de S106, em que o aquecedor 40 é parado (desligado). A seguir, a ECU 10 redefine um valor de contador C em “zero”, e termina a execução da presente rotina de processamento.

[059] Quando a temperatura Tscr do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 é igual ou acima da primeira temperatura T1, ou quando a temperatura Tscr do catalisador SCR é aumentada para a primeira temperatura T1 ou acima pela operação do aquecedor 40, a determinação positiva é feita no processamento de S103. Nesse caso, a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado é exibida no catalisador SCR. Portanto, quando a determinação positiva é feita no processamento de S103, a ECU 10 prossegue para o processamento de S104 e atualiza o valor C do contador. Conforme estabelecido na descrição da Figura 3, o contador é configurado para contar a quantidade integrada dos íons de cobre cuja valência iônica é recuperada porque a temperatura do catalisador SCR se torna igual ou acima da primeira temperatura T1 após o desligamento do motor de combustão interna 1. A quantidade de atualização do valor contador C no processamento de S104 se torna maior à medida que a temperatura Tscr do catalisador SCR se torna mais alta conforme descrito antes.

[060] No processamento de S105, a ECU 10 determina se o valor de contador C atualizado no processamento de S104 é igual ou acima de um valor estipulado Cs ou não. O valor estipulado Cs é um valor que corresponde à quantidade de íons de cobre colocados no estado deteriorado, no momento em que o motor de combustão interna 1 é desligado conforme descrito antes. O valor estipulado Cs é predefinido supondo o caso em que uma quantidade máxima de íons de cobre é colocada no estado deteriorado no momento em que o motor de combustão interna 1 é desligado. Quando a determinação negativa é feita no

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29/46 processamento de S105, a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado é considerada incompleta no catalisador SCR. Consequentemente, a ECU 10 prossegue para o processamento de S109.

[061] No processamento de S109, a ECU 10 determina se a temperatura Tscr do catalisador SCR detectada no processamento de S102 é igual ou acima de uma temperatura limite superior especificada Tmax. A temperatura limite superior especificada Tmax usada no presente documento é uma temperatura acima da primeira temperatura T1 e abaixo da segunda temperatura (temperatura de oxidação de NH3). Por exemplo, a temperatura limite superior especificada Tmax é uma temperatura obtida subtraindo-se uma margem especificada a partir da segunda temperatura.

[062] Quando a determinação positiva é feita no processamento de S109, a ECU 10 prossegue para o processamento de S110. Nesse caso, quando o aquecedor 40 está no estado operacional, a ECU 10 para o aquecedor 40 a fim de suprimir o catalisador SCR aquecido até a segunda temperatura ou acima. Quando o aquecedor 40 já está em um estado parado, a ECU 10 mantém o aquecedor 40 no estado parado.

[063] Quando a determinação negativa é feita no processamento de S109, ou após o processamento de S110 ser executado, a ECU 10 retorna para o processamento de S101.

[064] Quando a determinação positiva é feita no processamento de S105, a recuperação de valência substancialmente de toda a quantidade dos íons de cobre no estado deteriorado pode ser considerada concluída no catalisador SCR. Como resultado, a ECU 10 prossegue para o processamento de S106, onde o aquecedor 40 é parado (desligado). A seguir, a ECU 10 prossegue para o processamento de S107, em que o valor de contador C é redefinido em “zero”, e termina a execução da presente rotina de processamento.

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30/46 [065] Aqui, quando a ECU 10 executa o processamento de S102, o “meio de detecção” de acordo com a presente invenção é implementado. Quando a ECU 10 executa o processamento de S103 a S110, o “meio de controle” de acordo com a presente invenção é implementado.

[066] Quando o processamento de recuperação é executado ao longo dos procedimentos anteriormente descritos, a recuperação de valência eficiente dos íons de cobre colocados no estado deteriorado pode ser realizada no catalisador SCR, enquanto o consumo de energia do aquecedor 40 pode ser mantido baixo. Como resultado, se torna possível suprimir tal situação em que o desempenho de redução NOX do catalisador SCR é deteriorado ou em que a redução de NOX contínua pelo catalisador SCR é difícil após a partida do motor de combustão interna 1 da próxima vez.

[067] Na presente modalidade, o aquecedor 40 é controlado de modo que a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação não alcance a segunda temperatura ou acima. Entretanto, quando a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 é igual ou acima da temperatura (terceira temperatura) na qual o NH3 começa a se dessorver, a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação pode ser aumentada para a segunda temperatura ou acima. Isso ocorre porque se a temperatura do catalisador SCR após o desligamento do motor de combustão interna 1 estiver acima da terceira temperatura, pode-se supor que a quantidade de NH3 adsorvida pelos íons de cobre é substancialmente zero. Quando a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação é aumentada para a segunda temperatura ou acima, o período de execução do processamento de recuperação pode ser adicionalmente encurtado. Como resultado, se torna fácil concluir o processamento de recuperação antes de a solicitação de reinício ser gerada.

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31/46 [068] <Modificação da Primeira Modalidade> Na primeira modalidade anteriormente descrita, uma descrição foi fornecida do exemplo de execução de processamento de recuperação supondo-se que a quantidade de íons de cobre colocados no estado deteriorado no momento em que o motor de combustão interna 1 é desligado é uma quantidade fixa predeterminada (o valor estipulado anteriormente mencionado). Entretanto, a quantidade (quantidade de recuperação solicitada) dos íons de cobre colocados no estado deteriorado no momento em que o motor de combustão interna 1 é desligado pode ser estimada, e o processamento de recuperação pode ser executado com base na quantidade de recuperação solicitada.

[069] Na presente modificação, quando a quantidade de recuperação solicitada anteriormente mencionada é estimada, a quantidade de íons de cobre no estado deteriorado é adequadamente estimada durante a operação do motor de combustão interna 1. Mais especificamente, a quantidade de íons de cobre no estado deteriorado é obtida integrando-se uma diferença entre a quantidade de íons de cobre que muda do estado de referência para o estado deteriorado por unidade de tempo e a quantidade de íons de cobre que muda do estado deteriorado para o estado de referência por unidade de tempo. Aqui, uma descrição é fornecida dos procedimentos de cálculo da quantidade de íons de cobre no estado deteriorado durante a operação do motor de combustão interna 1 ao longo da Figura 6. A Figura 6 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU 10 quando a quantidade de íons de cobre no estado deteriorado é calculada. A rotina de processamento, que é pré-armazenada em um dispositivo de armazenamento, tal como uma ROM da ECU 10, é periodicamente executada durante a operação do motor de combustão interna 1 (por exemplo, quando o interruptor de ignição está em um estado LIGADO).

[070] Na rotina de processamento da Figura 6, primeiro no processamento de S201, a ECU 10 adquire a temperatura Tscr do catalisador SCR, uma quantidade

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Ao2 de O2 que flui para o catalisador SCR (O2 quantidade de influxo) por unidade de tempo, uma quantidade (NOx quantidade de influxo) Anox de NOx que flui para o catalisador SCR por unidade de tempo, e uma quantidade (NO2 quantidade de influxo) Ano2 de NO2 que flui para o catalisador SCR por unidade de tempo. Aqui, a temperatura Tscr do catalisador SCR é calculada com base no valor de medição do sensor de temperatura de gás de escape 8 conforme descrito antes. A quantidade de influxo Ao2 de O2 é estimada com base na temperatura do catalisador NSR alojado no primeiro invólucro de catalisador 3 e nas condições de operação (por exemplo, quantidade de ar de admissão, quantidade de injeção de combustível, velocidade de motor, temperatura de motor, etc.) do motor de combustão interna 1. Um sensor de concentração de O2 pode ser fixado a uma porção da passagem de escape 2 entre o primeiro invólucro de catalisador 3 e o segundo invólucro de catalisador 4 para calcular a quantidade de influxo de O2 Ao2 com base em um valor de medição do sensor e concentração de O2 e uma taxa de fluxo de gás de escape (por exemplo, uma soma da quantidade de ar de admissão e da quantidade de injeção de combustível). A quantidade de influxo de NOx Anox é calculada com base no valor de medição e na taxa de fluxo de gás de escape do primeiro sensor de NOX 6. A quantidade de influxo de NO2 Ano2 é calculada com base em uma razão entre NO2/NO do NOx que flui para o catalisador SCR e na quantidade de influxo de NOx Anox. Por exemplo, a razão entre NO2/NO do NOx que flui para o catalisador SCR é estimada com o uso da temperatura do catalisador NSR e das condições de operação (velocidade de motor, carga de motor, etc.) do motor de combustão interna 1 como um parâmetro.

[071] No processamento de S202, a ECU 10 calcula a quantidade (quantidade de íons recuperados) Acu²⁺ de íons de cobre que muda do estado deteriorado para o estado de referência por unidade de tempo. Conforme descrito antes, quando a temperatura do catalisador SCR é igual ou acima da primeira

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33/46 temperatura, e O2 ou NO2 está presente no catalisador SCR, a recuperação de valência do íon de cobre no estado deteriorado é exibida. Portanto, pode-se dizer que a quantidade de íons recuperados Acu²⁺ é correlacionada com a temperatura Tscr, a quantidade de influxo de O2 Ao2 e a quantidade de influxo de NO2 Ano2 do catalisador SCR. Na presente modificação, os dados de correlação são obtidos com base no resultado de um experimento ou uma simulação, e os dados de correlação obtidos são armazenados como um mapa. No processamento de S202, a ECU 10 deriva a quantidade de íons recuperados Acu²⁺ acessando-se o mapa usando como um argumento a temperatura Tscr, a quantidade de influxo de O2 Ao2 e a quantidade de influxo de NO2 Ano2 do catalisador SCR adquirido no processamento de S201.

[072] No processamento de S203, a ECU 10 calcula a quantidade (quantidade de íons deteriorados) Acu+ dos íons de cobre que mudam do estado de referência para o estado deteriorado por unidade de tempo. A redução de NOx pelos íons de cobre Cu²+ no estado de referência é exibida quando a temperatura Tscr do catalisador SCR é igual ou acima da temperatura ativa, e o NOx flui para o catalisador SCR. Portanto, pode-se dizer que a quantidade de íons deteriorados Acu+ é correlacionada com a temperatura Tscr e a quantidade de influxo de NOx Anox do catalisador SCR. Na presente modificação, os dados de correlação são obtidos com base no resultado de um experimento ou uma simulação, e os dados de correlação obtidos são armazenados como um mapa. No processamento de S203, a ECU 10 deriva a quantidade de íons deteriorados Acu+ acessando-se o mapa usando a temperatura Tscr, e a quantidade de influxo de NO2 Anox do catalisador SCR adquirido no processamento de S201 como um argumento.

[073] No processamento de S204, a ECU 10 calcula uma variação AAcu+ (=Acu⁺ - Acu²⁺) na quantidade de íons de cobre no estado deteriorado por unidade de tempo subtraindo-se a quantidade de íons recuperados Acu²⁺ calculada no processamento de S202 a partir da quantidade de íons deteriorados Acu⁺ calculada

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34/46 no processamento de S203. Aqui, quando a quantidade de íons deteriorados Acu+ é maior que a quantidade de íons recuperados Acu²+, a variação AAcu⁺ se torna um valor positivo. Quando a quantidade de íons recuperados Acu²+ é maior que a quantidade de íons deteriorados Acu+, a variação AAcu⁺ se torna um valor negativo.

[074] No processamento de S205, uma quantidade EAcu⁺ de íons de cobre colocados no estado deteriorado no momento é calculada. De maneira específica, a ECU 10 calcula a quantidade EAcu⁺ de íons de cobre colocados no estado deteriorado no momento adicionando-se a variação AAcu⁺ calculada no processamento de S204 a um valor prévio EAcu⁺a antigo da quantidade de íons de cobre colocados no estado deteriorado. A quantidade EAcu⁺ de íons de cobre é armazenada na RAM de reserva pode reter dados após o desligamento do motor de combustão interna 1.

[075] A seguir, os procedimentos de execução do processamento de recuperação na presente modificação serão descritos com referência à Figura 7. A Figura 7 é um fluxograma que ilustra a rotina de processamento executada pela ECU 10 quando o processamento de recuperação é executado. A rotina de processamento é executada com o desligamento do motor de combustão interna 1 como um gatilho como na rotina de processamento da Figura 5 descrita antes. As etapas de processamento na Figura 7 similares àquelas na rotina de processamento da Figura 5 são projetadas por referências numéricas similares. Na rotina de processamento da Figura 7, o processamento de S301 a S303 é executado antes do processamento de S101 na rotina de processamento da Figura 5. na rotina de processamento da Figura 7, o processamento de S105 na rotina de processamento da Figura 5 é substituído pelo processamento de S304 a S305.

[076] Primeiro, no processamento de S301, a ECU 10 lê a partir do RAM de reserva o valor EAcu⁺ calculado na rotina de processamento da Figura 6 imediatamente antes do desligamento do motor de combustão interna 1. O valor

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ΣΛοιΤ corresponde à quantidade de íons de cobre (quantidade de recuperação solicitada) colocada no estado deteriorado após o desligamento do motor de combustão interna 1.

[077] No processamento de S302, a ECU 10 determina se a quantidade de recuperação solicitada ΣΛcu⁺ lida no processamento de S301 é igual ou acima de um limiar especificado Athre ou não. O limiar especificado Athre usado no presente documento é a quantidade definida supondo-se que quando o motor de combustão interna 1 é reiniciado enquanto os íons de cobre abaixo o limiar especificado Athre for colocado no estado deteriorado, o catalisador SCR pode fornecer um desempenho de redução ou NOX ou mais alto ou a quantidade definida supondo-se a redução de NOx pelo catalisador SCR pode ser realizada. Quando a determinação negativa é feita no processamento de S302, a ECU 10 executa o processamento de S106 e S107 na sequência, e o termina a execução da presente rotina de processamento. Ou seja, o processamento de recuperação não é executado quando a determinação negativa é feita no processamento de S302. Quando a determinação positiva é feita no processamento de S302, a ECU 10 prossegue para o processamento de S303 [078] No processamento de S303, a ECU 10 define um valor estipulado Cs' usado no processamento posteriormente descrito de S304 com o uso da quantidade de recuperação solicitada ΣΛcu⁺ lida no processamento de S301 como um parâmetro. De maneira específica, a ECU 10 define o valor estipulado Cs' em um valor idêntico à quantidade de recuperação solicitada ΣΛcu⁺. De maneira alternativa, o valor estipulado Cs' pode ser usado para definir um valor obtido subtraindo-se o limiar especificado Athre da quantidade de recuperação solicitada ΣΛcu⁺.

[079] A ECU 10 executa o processamento de S101 a S103 em sequência após o processamento de S303 ser executado. Nesse caso, quando determinação positiva é feita no processamento de S103, a ECU 10 executa o processamento de

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S104 e o processamento de S304 em sequência. No processamento de S304, a ECU 10 determina se o valor de contador C é igual ou acima do valor estipulado Cs' definido no processamento de S303 ou não. Quando a determinação positiva é feita no processamento de S304, a ECU 10 prossegue para o processamento de S305. No processamento de S305, a ECU 10 redefinir o valor EAcu+ armazenado na RAM de reserva em “zero”. Então, a ECU 10 executa o processamento de S106 e o processamento de S107 em sequência, de modo que o processamento de recuperação seja terminado.

[080] Quando o processamento de recuperação é executado ao longo de tais procedimentos, o período (período prescrito) no qual o aquecedor 40 mantém o catalisador SCR na ou acima da primeira temperatura T1 é alterado de acordo com a quantidade de íons de cobre (quantidade de recuperação solicitada) EAcu+ colocados no estado deteriorado no momento em que o motor de combustão interna 1 desligado. Ou seja, no caso em que a quantidade de recuperação solicitada EAcu+ é pequena, o período prescrito é encurtado em comparação com o caso em que a quantidade de recuperação solicitada EAcu+ é grande. Como resultado, se torna possível alcançar a recuperação de valência dos íons de cobre colocados no estado deteriorado, enquanto mantém o consumo de energia do aquecedor 40 no mínimo necessário. Quando a quantidade de recuperação solicitada EAcu+ está abaixo do limiar especificado Athre, o processamento de recuperação não é executado. Consequentemente, a operação desnecessária do aquecedor 40 também pode ser suprimida.

[081] <Segunda Modalidade> Agora, uma segunda modalidade da presente invenção será descrita com referência às Figuras 8 a 10. Aqui, os aspectos de configuração diferentes daqueles descritos na primeira modalidade serão descritos, embora uma descrição de aspectos de configuração similares seja omitida. Na primeira modalidade estabelecida acima, o caso em que o motor de combustão

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37/46 interna 1 é desligado é usado como um exemplo do caso em que o NOx não flui para o catalisador SCR. Na presente modalidade, o caso em que um gás que não contém NOx flui para o catalisador SCR é usado como um exemplo. O gás que não contém o NOx usado no presente documento pode incluir não somente um gás que não contém NOx, mas, também, um gás contendo uma quantidade aceitável de NOx (a quantidade considerada como pequena o suficiente para permitir a recuperação de valência eficiente te dos íons de metais de transição colocados no estado deteriorado no catalisador SCR).

[082] Os exemplos do caso em que o gás não contém NOx flui para o catalisador SCR incluem o caso em que substancialmente toda a quantidade de NOx descarregada do motor de combustão interna 1 durante a operação do motor de combustão interna 1 é armazenada no catalisador NSR no primeiro invólucro de catalisador 3, e o caso em que o processamento de corte de combustível é executado. O caso em que substancialmente toda a quantidade de NOx descarregado do motor de combustão interna 1 é armazenada no catalisador NSR pode ser o caso em que a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR é uma razão entre ar e combustível pobre. Entretanto, mesmo quando o gás de escape que flui para o catalisador NSR tem uma razão entre ar e combustível pobre, parte do NOx que flui para o catalisador NSR tende a deslizar através do catalisador NSR se a quantidade de armazenamento de NOx do catalisador NSR for relativamente grande. Portanto, na presente modalidade, quando a quantidade de armazenamento de NOx do catalisador NSR for igual ou abaixo de um limite superior especificado, e a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR for uma razão entre ar e combustível pobre, determina-se que o gás que não contém NOx flua para o catalisador SCR. O termo “limite superior especificado” usado no presente documento é um valor definido supondo-se que se a quantidade de armazenamento de NOx do catalisador

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NSR excede o limite superior especificado, a quantidade de NOx além da quantidade de NOx aceitável anteriormente mencionada pode deslizar através do catalisador NSR. Tal limite superior especificado é predeterminado com base no resultado de um experimento ou uma simulação.

[083] Agora, quando o processamento de recuperação é executado enquanto o gás que não contém NOx flui através do catalisador SCR, o NH3 adsorvido pelo íon de cobre pode dessorver e fluir para fora do catalisador SCR em conjunto com o gás. Aqui, a relação entre a temperatura do catalisador SCR, a quantidade de íons de cobre (taxa de recuperação de valência) cuja valência iônica é recuperada por unidade de tempo, a quantidade de NH3 (taxa de dessorção) dessorvido dos íons de cobre por unidade de tempo e a quantidade (taxa de oxidação) de NH3 oxidado por unidade de tempo, é ilustrada na Figura 8. Uma linha contínua na Figura 8 representa a taxa de recuperação de valência dos íons de cobre. Uma linha pontilhada tracejada na Figura 8 representa a taxa de oxidação de NH3. Uma linha de corrente de dois pontos na Figura 8 representa a taxa de dessorção de NH3.

[084] Conforme ilustrado na Figura 8, quando a temperatura do catalisador SCR se torna T3 (terceira temperatura) ou acima, a dessorção de NH3 adsorvido pelos íons de cobre começa a ser exibida. A terceira temperatura T3 se encontra acima da temperatura (primeira temperatura) T1 na qual a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado começa a ser exibida, e abaixo da temperatura (segunda temperatura) T2 na qual o NH3 começa a oxidar. Consequentemente, como na primeira modalidade anteriormente mencionada, mesmo quando a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação é limitada a abaixo da segunda temperatura T2, a temperatura do catalisador SCR pode se tornar a terceira temperatura T3 ou acima. Quando a temperatura do catalisador SCR se torna a terceira temperatura T3 ou acima embora

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39/46 o gás que não contém NOx flua através do catalisador SCR, o NH3 dessorvido dos íons de cobre tende a fluir para fora do catalisador SCR com o gás. Consequentemente, mesmo quando a temperatura do catalisador SCR diminui até a terceira temperatura T3 ou abaixo após o processamento de recuperação de valência ter terminado, o NH3 dessorvido é menos propenso a ser readsorvido pelos íons de cobre.

[085] Consequentemente, no processamento de recuperação da presente modalidade, a temperatura do catalisador SCR é limitada a abaixo da terceira temperatura T3. Quando a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação é limitada a abaixo da terceira temperatura, é possível suprimir a situação em que o NH3 adsorvido pelos íons de cobre no começo do processamento de recuperação é dessorvido e flui para fora do catalisador SCR. Como resultado, quando o gás que contém o NOx flui para o catalisador SCR após o final do processamento de recuperação, se torna possível reduzir o NOx no gás de escape com o uso do NH3 adsorvido.

[086] Doravante, os procedimentos de execução do processamento de recuperação na presente modalidade serão descritos com referência à Figura 9. A Figura 9 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU 10 quando o processamento de recuperação é executado. Aqui, o processamento de recuperação é executado supondo-se que a quantidade de íons de cobre colocados no estado deteriorado após o início do processamento de recuperação seja um valor estipulado (valor definido supondo-se que uma quantidade máxima de íons de cobre seja colocada no estado deteriorado) similar ao valor estipulado na primeira modalidade. As etapas de processamento na Figura 9 similares àquelas na rotina de processamento da Figura 5 são designadas por referências numéricas similares. Na rotina de processamento da Figura 9, o processamento de S101 na rotina de processamento da Figura 5 é substituído pelo

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40/46 processamento de S401. Além disso, na rotina de processamento da Figura 9, o processamento de S109 na rotina de processamento da Figura 5 é substituído pelo processamento de S402.

[087] Primeiro, no processamento de S401, a ECU 10 determina se as condições de recuperação são satisfeitas ou não. De maneira específica, se a quantidade de armazenamento de NOX do catalisador NSR estiver abaixo do limite superior especificado, e a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR for uma razão entre ar e combustível pobre, a ECU 10 determina que as condições de recuperação são satisfeitas. Quando o processamento de corte de combustível do motor de combustão interna 1 ocorre durante a execução, a ECU 10 também determina que as condições de recuperação são satisfeitas.

[088] Quando a determinação positiva é feita no processamento de S401, a ECU 10 executa o processamento de S102 e avança. Quando a determinação negativa é feita no processamento de S103, a ECU 10 executa o processamento de S108. Na presente modalidade, quando o aquecedor 40 é operado no processamento de S108, uma quantidade de energização do aquecedor 40 pode ser regulada de acordo com a quantidade de gás que flui através do catalisador SCR. Ou seja, no caso em que a quantidade de gás que flui através do catalisador SCR é pequena, a quantidade de energização do aquecedor 40 pode ser reduzida em comparação com o caso em que a quantidade de gás que flui através do catalisador SCR é grande. Isso ocorre porque no caso em que a quantidade de gás que flui através do catalisador SCR é pequena, a quantidade de calor irradiado do catalisador SCR para o gás é diminuída em comparação com o caso em que a quantidade de gás que flui através do catalisador SCR é grande, de modo que o catalisador SCR possa ser aquecido com uma menor quantidade de energização. Quando a execução do processamento de S108 é finalizada, a ECU 10 retorna para

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41/46 o processamento de S401.

[089] Quando a determinação negativa é feita no processamento de S105, a ECU 10 prossegue para o processamento de S402, onde se determina se a temperatura Tscr do catalisador SCR é igual ou acima de uma temperatura limite superior especificada Tmax' ou não. A temperatura limite superior especificada Tmax' usada no presente documento é uma temperatura obtida subtraindo-se uma margem especificada da terceira temperatura T3. Quando a determinação positiva é feita no processamento de S402, a ECU 10 para (desliga) o aquecedor 40 no processamento de S110 a fim de suprimir a temperatura Tscr do catalisador SCR aumentando para a terceira temperatura T3 ou acima. Quando a execução do processamento de S110 é terminada, a ECU 10 retorna para o processamento de S402. Quando a determinação negativa é feita no processamento de S402, a ECU 10 ignora o processamento de S110 e retorna para o processamento de S401.

[090] Quando o processamento de recuperação é executado em tal procedimento, a recuperação de valência dos íons de cobre no estado deteriorado pode ser realizada mesmo enquanto o gás flui através do catalisador SCR. De acordo com os procedimentos estabelecidos acima, se torna possível realizar o processamento de recuperação duas ou mais vezes durante um percurso. Como consequência, é fácil manter a quantidade de íons de cobre no estado deteriorado pequena. Como resultado, se torna fácil manter o desempenho de redução de NOx do catalisador SCR em um desempenho desejado ou mais alto, e implementar a redução de NOx contínua pelo catalisador SCR.

[091] Na presente modalidade, o aquecedor 40 é controlado de modo que a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação não atinja a terceira temperatura ou acima. Entretanto, a quantidade de NH3 adsorvida pelos íons de metais de transição pode ser considerada como substancialmente zero, quando a temperatura do catalisador SCR no momento em que o processamento de

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42/46 recuperação é iniciado é a terceira temperatura ou acima. Consequentemente, a temperatura do catalisador SCR durante o processamento de recuperação pode ser aumentada para a segunda temperatura ou acima, sendo que a segunda temperatura é mais alta que a terceira temperatura. Nesse caso, o período de execução do processamento de recuperação pode ser mais encurtado. Como resultado, a quantidade de íons de cobre no estado deteriorado pode ser reduzida de modo mais confiável mesmo em um período relativamente curto, tal como no processamento de corte de combustível.

[092] Além disso, imediatamente após a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR comuta da razão entre ar e combustível rica para a razão entre ar e combustível pobre, tal como imediatamente após o final de regeneração S que é o processamento para eliminar envenenamento por enxofre do catalisador NSR, e imediatamente após o final do processamento de pico rico que é o processamento para reduzir e remover NOx armazenado no catalisador NSR, O2 no gás de escape é armazenado no catalisador NSR devido à capacidade de armazenamento de oxigênio (OSC) do catalisador NSR. Como resultado, a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador SCR pode se tornar uma razão entre ar e combustível nas proximidades da razão estequiométrica entre ar e combustível. Quando o processamento de recuperação é realizado sob tais circunstâncias, O2 necessário para a recuperação de valência dos íons de cobre colocados no estado deteriorado é curto, o que pode tornar difícil recuperar eficientemente a valência iônica dos íons de cobre no estado deteriorado. Portanto, imediatamente após a comutação da razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador NSR a partir da razão entre ar e combustível rica para a razão entre ar e combustível pobre, tal como imediatamente após o final da regeneração S e imediatamente após o final do processamento de pico rico, a execução do processamento de recuperação pode ser proibida.

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43/46 [093] <Modificação da Segunda Modalidade> Na segunda modalidade anteriormente descrita, a descrição foi fornecida do exemplo de execução do processamento de recuperação supondo-se que a quantidade dos íons de cobre no estado deteriorado no momento em que as condições de recuperação são satisfeitas é uma quantidade fixa predeterminada (o valor estipulado). Entretanto, o processamento de recuperação pode ser executado com base na quantidade (quantidade de recuperação solicitada) dos íons de cobre colocados no estado deteriorado no momento em que as condições de recuperação são satisfeitas.

[094] Doravante, os procedimentos de execução do processamento de recuperação na presente modificação serão descritos com referência à Figura 10. A Figura 10 é um fluxograma que ilustra uma rotina de processamento executada pela ECU 10 quando o processamento de recuperação é executado. As etapas de processamento na Figura 10 similares àquelas na rotina de processamento da Figura 9 são designadas por referências numéricas similares. Na rotina de processamento da Figura 10, o processamento de S501 a S503 é executado antes do processamento de S401 na rotina de processamento da Figura 9. Na rotina de processamento da Figura 10, o processamento de S105 na rotina de processamento da Figura 9 é substituído pelo processamento de S504 a S505.

[095] Primeiro no processamento de S501, a ECU 10 lê a quantidade de íons de cobre (quantidade de recuperação solicitada) EAcu+ colocados no estado deteriorado no momento. A quantidade de recuperação solicitada EAcu+ é armazenada na RAM de reserva quando o processamento similar à rotina de processamento da Figura 6 descrita antes é executado.

[096] No processamento de S502, a ECU 10 determina se a quantidade de recuperação solicitada EAcu+ lida no processamento de S501 é igual ou acima de um limiar especificado Athre’ ou não. O limiar especificado Athre' usado no presente documento é a quantidade fornecida supondo-se que o desempenho de redução de

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NOx do catalisador SCR se torna um desempenho desejado ou mais alto, e a redução de NOx contínua pelo catalisador SCR é alcançada, mesmo quando o NOx flui para o catalisador SCR enquanto a quantidade dos íons de cobre menor que o limiar especificado Athre’ é colocada no estado deteriorado. Quando a determinação negativa é feita no processamento de S502, a ECU 10 executa o processamento de S106 e S107 em sequência, e termina a execução da presente rotina de processamento. Ou seja, o processamento de recuperação não é executado quando a determinação negativa é feita no processamento de S502. Quando a determinação positiva é feita no processamento de S502, a ECU 10 prossegue para o processamento de S503 [097] No processamento de S503, a ECU 10 define um valor estipulado Cs' usado no processamento descrito posteriormente de S504 com o uso da quantidade de recuperação solicitada EAcu+ lida no processamento de S501 como um parâmetro. De maneira específica, a ECU 10 define o valor estipulado Cs' em um valor idêntico à quantidade de recuperação solicitada EAcu+. De maneira alternativa, o valor estipulado Cs' pode ser definido como um valor obtido subtraindo-se o limiar especificado Athre' da quantidade de recuperação solicitada EAcu+.

[098] A ECU 10 executa o processamento de S401, S102, S103 em sequência após o processamento de S503 ser executado. Nesse caso, quando a determinação positiva é feita no processamento de S103, a ECU 10 executa o processamento de S104 e o processamento de S504 em sequência. No processamento de S504, a ECU 10 determina se o valor de contador C é igual ou acima do valor estipulado Cs' definido no processamento de S503 ou não. Quando a determinação positiva é realizada no processamento de S504, a ECU 10 prossegue para o processamento de S505, onde o valor de EAcu+ armazenado na RAM de reserva é redefinido em “zero”. Então, a ECU 10 executa o processamento de S106 e o processamento de S107 em sequência, de modo que o processamento de

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45/46 recuperação seja terminado.

[099] Quando o processamento de recuperação é executado ao longo de tais procedimentos, o período (período prescrito) no qual o aquecedor 40 mantém o catalisador SCR na ou acima da primeira temperatura T1 é alterado de acordo com a quantidade de íons de cobre (quantidade de recuperação solicitada) EAcu+ colocados no estado deteriorado no momento em que as condições de recuperação são satisfeitas. Como resultado, se torna possível alcançar a recuperação de valência substancialmente de toda a quantidade de íons de cobre colocados no estado deteriorado, enquanto mantém o consumo de energia do aquecedor 40 no mínimo necessário. Quando a quantidade de recuperação solicitada EAcu+ está abaixo do limiar especificado Athre', o processamento de recuperação não é executado. Consequentemente, a operação desnecessária do aquecedor 40 também pode ser suprimida.

[0100] <Outras Modalidades> Na primeira e na segunda modalidades anteriormente descritas, os exemplos de uso dos íons de cobre como os íons de metais de transição sustentados pelo catalisador SCR foram descritos. Entretanto, quando os íons de ferro são sustentados no catalisador SCR, o processamento de recuperação pode ser executado pelo mesmo método. N catalisador SCR que inclui íons de ferro, o NH3 adsorvido pelos íons de ferro (Fe3+) que têm uma valência iônica (3+) que é necessária para a redução de NOx reagir com NOx no gás de escape, de modo que a valência dos íons de ferro diminui de 3+ para 2+. Os íons de ferro (Fe²⁺) colocados no estado deteriorado, desse modo, são reoxidados quando íons de hidrogênio (H+) adsorvidos pelos íons de ferro reagem com oxigênio (1/4 de O2), de modo que a valência iônica dos íons de ferro seja recuperada para a valência iônica (3+) necessária para a redução de NOx. Portanto, quando o processamento de recuperação é executado no catalisador SCR que sustenta os íons de cobre enquanto NOx não flui para o catalisador SCR e O2 está presente no

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46/46 catalisador SCR, a recuperação de valência substancialmente de toda a quantidade de íons de ferro colocados no estado deteriorado pode ser alcançada. Entretanto, uma vez que a temperatura que causa a exibição da recuperação de valência dos íons de ferro está acima da temperatura que causa a exibição da recuperação de valência dos íons de cobre (por exemplo, cerca de 300°C), a temperatura-alvo Ttrg pode ser consequentemente definida. A modalidade da presente invenção pode ser definida da seguinte forma. Um aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna, o aparelho de controle de gás de escape inclui: um catalisador de redução catalítica seletiva disposto em uma passagem de escape do motor de combustão interna, em que o catalisador de redução catalítica seletiva inclui íons de metais de transição para reduzir o NOX no gás de escape com NH3 como um agente redutor; um aquecedor configurado para aquecer o catalisador de redução catalítica seletiva; e uma unidade de controle eletrônico configurada para detectar a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva, e executar o processamento de recuperação quando o NOx não flui para o catalisador de redução catalítica seletiva e a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva está abaixo de uma primeira temperatura que é uma temperatura que causa a exibição da recuperação de valência dos íons de metais de transição, sendo que o processamento de recuperação é o processamento de controle do aquecedor a fim de aquecer o catalisador de redução catalítica seletiva até a primeira temperatura ou acima e manter o catalisador de redução catalítica seletiva na ou acima da primeira temperatura por um período prescrito.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de controle de gás de escape para um motor de combustão interna, sendo que o aparelho de controle de gás de escape é CARACTERIZADO pelo fato que compreende:

um catalisador de redução catalítica seletiva disposto em uma passagem de escape do motor de combustão interna, em que o catalisador de redução catalítica seletiva inclui íons de metais de transição para reduzir o NOx no gás de escape com NH3 como um agente redutor;

um aquecedor (40) configurado para aquecer o catalisador de redução catalítica seletiva; e uma unidade de controle eletrônico (10) configurada para detectar a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva, e executar o processamento de recuperação quando o NOx não flui para o catalisador de redução catalítica seletiva e a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva está abaixo de uma primeira temperatura que é uma temperatura que causa a exibição da recuperação de valência dos íons de metais de transição, sendo que o processamento de recuperação é o processamento de controle do aquecedor a fim de aquecer o catalisador de redução catalítica seletiva até a primeira temperatura ou acima e manter o catalisador de redução catalítica seletiva na ou acima da primeira temperatura por um período prescrito.
2. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato que uma unidade de controle eletrônico é configurada para executar o processamento de recuperação com o desligamento do motor de combustão interna como um gatilho.
3. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato que

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2/5 a unidade de controle eletrônico é configurada para controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva durante a execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima da primeira temperatura e abaixo de uma segunda temperatura, sendo que a segunda temperatura é uma temperatura que causa a exibição de oxidação de NH3.
4. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato que uma unidade de controle eletrônico é configurada para controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva durante execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima da primeira temperatura e abaixo da segunda temperatura, quando a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva após o desligamento do motor de combustão interna está abaixo de uma terceira temperatura, e controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva durante a execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima da segunda temperatura, quando a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva após o desligamento do motor de combustão interna é igual ou acima da terceira temperatura, e a terceira temperatura é uma temperatura abaixo da segunda temperatura, em que a terceira temperatura causa a exibição de dessorção de NH3.
5. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato que a unidade de controle eletrônico é configurada para executar o processamento de recuperação quando a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva está abaixo da primeira temperatura enquanto o processamento de corte de combustível do motor de combustão interna está sob execução.
6. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 1,

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CARACTERIZADO pelo fato que compreende adicionalmente:

um catalisador de redução de armazenamento de NOx disposto em uma porção da passagem de escape a montante do catalisador de redução catalítica seletiva, sendo que o catalisador de redução de armazenamento de NOx é configurado para armazenar NOx no gás de escape quando uma razão entre ar e combustível do gás de escape é uma razão entre ar e combustível acima de razão estequiométrica entre ar e combustível, e reduzir, enquanto emite, o NOx armazenado quando a razão entre ar e combustível do gás de escape é uma razão entre ar e combustível rica abaixo da razão estequiométrica entre ar e combustível, em que a unidade de controle eletrônico é configurada para executar o processamento de recuperação durante a operação do motor de combustão interna, quando a razão entre ar e combustível do gás de escape que flui para o catalisador de redução de armazenamento de NOx é a razão entre ar e combustível, uma quantidade de armazenamento de NOx do catalisador de redução de armazenamento de NOx é igual ou abaixo de um limite superior especificado, e a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva está abaixo da primeira temperatura.
7. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato que a unidade de controle eletrônico é configurada para controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva durante a execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima da primeira temperatura e abaixo de uma terceira temperatura, sendo que a terceira temperatura é uma temperatura que causa a exibição de dessorção de NH3.
8. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato que

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4/5 a unidade de controle eletrônico é configurada para controlar o de modo que a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva durante a execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima da primeira temperatura e abaixo da terceira temperatura, quando a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva após o início do processamento de recuperação está abaixo da terceira temperatura, e controlar o aquecedor de modo que a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva durante a execução do processamento de recuperação se torne igual ou acima de uma segunda temperatura que está acima da terceira temperatura, quando a temperatura do catalisador de redução catalítica seletiva após o início do processamento de recuperação é igual ou acima da terceira temperatura, e a segunda temperatura é uma temperatura que causa a exibição de oxidação de NH3.
9. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, CARACTERIZADO pelo fato que a unidade de controle eletrônico é configurada para controlar o aquecedor de modo que em um caso em que uma quantidade de gás que flui através do catalisador de redução catalítica seletiva durante a execução do processamento de recuperação é pequena, uma quantidade de aquecimento do catalisador de redução catalítica seletiva aquecido pelo aquecedor diminui em comparação com um caso que a quantidade de gás é grande.
10. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato que a unidade de controle eletrônico é configurada para estimar uma quantidade de recuperação solicitada que é uma quantidade dos íons de metais de transição que precisam de recuperação de valência, entre os

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5/5 íons de metais de transição incluídos no catalisador de redução catalítica seletiva, e executar o processamento de recuperação de modo que em um caso em que a quantidade de recuperação solicitada é pequena, o período prescrito é encurtado em comparação com um caso em que a quantidade de recuperação solicitada é grande.
11. Aparelho de controle de gás de escape, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato que a unidade de controle eletrônico é configurada para não executar o processamento de recuperação quando a quantidade de recuperação solicitada estimada está abaixo de um limiar especificado.

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