BR112014031907B1

BR112014031907B1 - Aparelho de purificação de gás de escape para motor de combustão interna

Info

Publication number: BR112014031907B1
Application number: BR112014031907-3A
Authority: BR
Inventors: Kenji Sakurai; Yuji Miyoshi; Toru Kidokoro
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2021-03-30
Also published as: BR112014031907A2; JP5983743B2; WO2013190633A1; JPWO2013190633A1; US20150167521A1; EP2868885A4; CN104395573A; EP2868885A1; US9528412B2; CN104395573B

Abstract

aparelho de purificação de gás de escape para motor de combustão interna. um catalisador de purificação de gás de escape é recuperado do envenenamento por enxofre de maneira mais apropriada. para essa finalidade, um aparelho de purificação de gás de escape para um motor de combustão interna executa seletivamente um primeiro controle no qual uma razão ar-combustível de um gás de escape que é deixado fluir para um catalisador de purificação de gás de escape é definida para não ser maior do que uma razão ar-combustível teórica para remover um componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape; e um segundo controle no qual a razão ar-combustível do gás de escape que é deixado fluir para o catalisador de purificação de gás de escape é definido como uma razão ar-combustível que é inferior à razão ar-combustível do gás de escape estabelecida no primeiro controle para remover o componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape; em que o aparelho de purificação de gás de escape para o motor de combustão interna compreende uma unidade de controle que executa qualquer um dentre o primeiro controle e o segundo controle com base em pelo menos um dentre o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape, uma distância de deslocamento de um veículo que carrega o motor de combustão interna, e um número de vezes de remoção do componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de purificação de gás de escape para um motor de combustão interna.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] É conhecida a técnica em que um catalisador de NOx de redução de armazenamento (catalisador de redução de armazenamento de NOx) (daqui em diante chamado também de “catalisador NSR”) é disposto em uma passagem de gás de escape de um motor de combustão interna. O catalisador NSR oclui (absorve ou armazena) o NOx contido no gás de escape quando a concentração de oxigênio do gás de escape de entrada é alta, enquanto o catalisador NSR reduz o NOx ocluído quando a concentração de oxigênio do gás de escape de entrada é diminuída e o agente redutor.

[003] O componente de enxofre (SOx), que está contido no combustível, também é ocluído pelo catalisador NSR da mesma forma que o NOx. O SOx, que é armazenado ou ocluído como descrito acima, dificilmente é liberado se comparado com o NOx, e o SOx se acumula no catalisador NSR. Chamamos esse fenômeno de “envenenamento por enxofre”. A taxa de purificação de NOx do catalisador NSR é reduzida ou diminuída pelo envenenamento por enxofre. Portanto, é necessário aplicar o processo de recuperação de envenenamento por enxofre em qualquer momento apropriado. O processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado de modo que o gás de escape, que é obtido pela combustão em uma razão ar-combustível rica no motor de combustão interna, possa fluir através do catalisador NSR.

[004] Neste contexto, é conhecida uma técnica em que o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado quando a quantidade de SOx que é deixada fluir para o catalisador NSR excede uma quantidade predeterminada, e uma quantidade substancialmente total do SOx acumulado é liberada (vide, por exemplo, o Documento de Patente 1).

[005] Além disso, é conhecida uma técnica em que a temporização, na qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizada, é determinada com base na quantidade de NOx máxima capaz de ser ocluída pelo catalisador NSR (vide, por exemplo, o Documento de Patente 2).

[006] Além disso, é conhecida uma técnica em que o catalisador NOx é dividido em uma pluralidade de partes na direção de fluxo do gás de escape, o estado de deterioração é calculado para cada uma das partes, e o estado de deterioração de todo o catalisador NOx é calculado a partir dos estados de deterioração das respectivas partes (vide, por exemplo, o Documento de Patente 3).

[007] Além disso, é conhecida uma técnica em que uma série de operações de controle, em que a razão ar-combustível do gás de escape que é deixada fluir para o catalisador NOx é trocada do lado pobre para o lado rico, a razão ar-combustível é retornada uma vez para o lado pobre por um tempo predeterminado, e a razão ar- combustível é trocada novamente para o lado rico, são executadas pelo menos uma vez, e assim, o componente de enxofre acumulado no catalisador de NOx é purificado (vide, por exemplo, o Documento de Patente 4).

[008] Além disso, é conhecida uma técnica em que a purificação do componente de enxofre acumulado no catalisador de NOx e a remoção do PM coletado por um filtro disposto no lado a jusante do catalisador de NOx são realizados simultaneamente alterando-se a razão ar-combustível do gás de escape que é deixada fluir para o catalisador de NOx a partir do lado pobre para o lado rico, e a razão ar- combustível alvo é alterada a partir da primeira razão ar-combustível alvo como a razão ar-combustível para a segunda razão ar-combustível alvo como a razão ar- combustível inferior à acima se a razão ar-combustível do gás de escape que é dei- xada fluir para o filtro for menor do que um valor limite predeterminado (vide, por exemplo, o Documento de Patente 5).

[009] Nesse ínterim, de modo a liberar a quantidade total de componente de enxofre ocluída pelo catalisador de NSR durante o processo de recuperação de envenenamento por enxofre para o catalisador de NSR, é necessário que a razão ar- combustível do gás de escape seja diminuída, por exemplo, para cerca de 12.5. Portanto, teme-se que as quantidades de emissão de HC e CO possam ser aumentadas. Além disso, quando a razão ar-combustível do gás de escape é diminuída, teme-se que a eficiência de combustível (consumo de combustível) possa ser deteriorada pela mesma. Além disso, quando o processo de recuperação de envenena-mento por enxofre é realizado enquanto se diminui a razão ar-combustível do gás de escape, teme-se também que possa ser produzido H2S. Pela razão descrita acima, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado para o catalisador NSR enquanto se estabelece a razão ar-combustível do gás de escape, por exemplo, em cerca de 14.3. Isto é, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado na razão ar-combustível que é próxima à razão ar- combustível teórica, embora a razão ar-combustível seja a razão ar-combustível rica. No entanto, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado para o catalisador NSR enquanto se estabelece a razão ar-combustível do gás de escape, por exemplo, em cerca de 14.3, uma parte do componente de enxofre ocluído pelo catalisador NSR não pode ser removida, e a parte do componente de enxofre permanece. Quando o componente de enxofre restante no catalisador NSR é aumentado gradualmente, o desempenho de purificação do catalisador NSR é gradualmente diminuído pelo mesmo. DOCUMENTOS TÉCNICOS PRECEDENTES Documentos de Patente: Documento de Patente 1: JP2005-042734A; Documento de Patente 2: JP2001-055919A; Documento de Patente 3: JP2008-223679A; Documento de Patente 4: JP2010-223076A; Documento de Patente 5: JP2010-203320A. SUMÁRIO DA INVENÇÃO Tarefas a serem solucionadas pela invenção:

[010] A presente invenção foi elaborada levando os problemas anteriores em consideração, um objetivo da qual é recuperar ou restaurar um catalisador de purificação de gás de escape a partir envenenamento por enxofre mais apropriadamente. Solução para a Tarefa:

[011] De modo a alcançar o objetivo conforme descrito acima, de acordo com a presente invenção, é proporcionado um aparelho de purificação de gás de escape para um motor de combustão interna, compreendendo:

[012] um catalisador de purificação de gás de escape que é proporcionado em uma passagem de gás de escape do motor de combustão interna, para seletivamente executar:

[013] um primeiro controle no qual uma razão ar-combustível de um gás de escape que é deixado fluir para o catalisador de purificação de gás de escape é estabelecida para não ser maior do que uma razão ar-combustível teórica para remover um componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape; e

[014] um segundo controle no qual a razão ar-combustível do gás de escape que é deixado fluir para o catalisador de purificação de gás de escape é estabelecida como uma razão ar-combustível que é inferior à razão ar-combustível do gás de escape estabelecida no primeiro controle para remover o componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape, o aparelho de purificação de gás de escape para o motor de combustão interna adicionalmente compreendendo:

[015] uma unidade de controle que executa qualquer um dentre o primeiro contro- le e o segundo controle com base em pelo menos um dentre o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape, uma distância de deslocamento de um veículo que carrega o motor de combustão interna, e um número de vezes de remoção do componente de enxofre a partir do catalisador de purificação de gás de escape quando o componente de enxofre é removido do catalisador de purificação de gás de escape.

[016] Neste contexto, o catalisador de purificação de gás de escape é o catalisador no qual o desempenho de purificação é diminuído pelo componente de enxofre contido no gás de escape. De acordo com o primeiro controle e o segundo controle, o componente de enxofre é removido. No entanto, de acordo com o segundo controle no qual a razão ar-combustível é mais reduzida, é possível remover uma quantidade maior do componente de enxofre. Isto é, mesmo quando o componente de enxofre é removido do catalisador de purificação de gás de escape de acordo com o primeiro controle, uma parte do componente de enxofre permanece no catalisador de purificação de gás de escape. No entanto, se o componente de enxofre for remo-vido unicamente por meio do segundo controle, as quantidades de emissão de HC, CO e H2S são aumentadas.

[017] Em vista disso, a unidade de controle executa qualquer um dentre o primeiro controle e o segundo controle quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado para o catalisador de purificação de gás de escape. Por exemplo, de modo a suprimir as quantidades de emissão do HC, CO e H2S, o componente de enxofre é removido normalmente de acordo com o primeiro controle. Então, quando uma quantidade grande do componente de enxofre é acumulada no catalisador de purificação de gás de escape, também é possível remover o componente de enxofre de acordo com o segundo controle.

[018] Neste procedimento, o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape, a distância de deslocamento do veículo no qual o motor de combustão interna é carregado, e o número de vezes de remoção do componente de enxofre a partir do catalisador de purificação de gás de escape estão correlacionados com a quantidade do componente de enxofre acumulada no catalisador de purificação de gás de escape.

[019] Isto é, quanto maior a quantidade do componente de enxofre acumulado no catalisador de purificação de gás de escape, menor é o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape. Por exemplo, se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape for relativamente alto, é apropriado executar o primeiro controle. Por outro lado, se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape for relativamente baixo, considera-se que uma grande quantidade do componente de enxofre é acumulada no catalisador de purificação de gás de escape. Portanto, o segundo controle é executado. Além disso, também é apropriado executar o primeiro controle ou o segundo controle obtendo-se uma quantidade física correlacionada com o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape, e comparando-se a quantidade física com um valor limite.

[020] Além disso, se a distância de deslocamento do veículo na qual o motor de combustão interna é carregado se torna longa, uma quantidade maior do componente de enxofre é acumulada no catalisador de purificação de gás de escape. Portanto, é apropriado executar o primeiro controle durante o período no qual a distância de deslocamento do veículo é relativamente curta. Por outro lado, se a distância de deslocamento do veículo for relativamente longa, a quantidade de acúmulo do componente de enxofre é aumentada. Se o segundo controle for executado em tal situação, é possível remover uma quantidade maior do componente de enxofre acumulado no catalisador de purificação de gás de escape.

[021] Além disso, mesmo quando o componente de enxofre é removido de acordo com o primeiro controle, se o número de vezes de remoção for aumentado, então a quantidade do componente de enxofre, que é acumulada sem ser removida, é aumentada. Portanto, por exemplo, também é apropriado executar o segundo controle após o número de vezes de execução do primeiro controle se tornar um valor prescrito.

[022] O desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape é recuperado ou restaurado após o componente de enxofre ser removido por meio do segundo controle. Portanto, é apropriado executar o primeiro controle em seguida.

[023] Como descrito acima, quando os dois meios são proporcionados para remover o componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape, e qualquer um deles é executado dependendo da situação apresentada nesse momento, então é possível recuperar o catalisador de purificação de gás de escape do envenenamento por enxofre de maneira mais apropriada.

[024] Além disso, na presente invenção, a unidade de controle pode elevar uma frequência de execução do primeiro controle se comparado com uma frequência de execução do segundo controle.

[025] Neste contexto, é suficiente executar o primeiro controle até que uma quantidade grande do componente de enxofre seja acumulada no catalisador de purificação de gás de escape. Portanto, é apropriado elevar a frequência de execução do primeiro controle. Então, é apropriado executar o segundo controle quando o componente de enxofre incapaz de ser removido pelo primeiro controle for aumentado. Quando a frequência de execução do primeiro controle é elevada como descrito acima, é desse modo possível reduzir a quantidade de emissão de HC ou similar enquanto se suprime a diminuição na taxa de purificação de NOx.

[026] Além disso, na presente invenção, a unidade de controle pode executar o segundo controle continuamente após o primeiro controle quando o segundo controle é executado.

[027] Isto é, também é apropriado remover o componente de enxofre de acordo com o primeiro controle imediatamente antes de remover o componente de enxofre de acordo com o segundo controle. Neste procedimento, quando o componente de enxofre é removido de acordo com o segundo controle, o H2S é produzido facilmente, uma vez que a razão ar-combustível é baixa. Além disso, quanto maior a quantidade do componente de enxofre acumulado quando o componente de enxofre é removido de acordo com o segundo controle, maior é a quantidade de produção de H2S. Além disso, mesmo quando é necessário remover o componente de enxofre de acordo com o segundo controle, o componente de enxofre, que pode ser removido de acordo com o primeiro controle nesse momento, também é ocluído ou armazenado pelo catalisador de purificação de gás de escape. Em vista disso, se o componente de enxofre, que pode ser removido de acordo com o primeiro controle, for removido pelo primeiro controle, e o componente de enxofre, que não pode ser removido de acordo com o primeiro controle, for em seguida removido pelo segundo controle, então é possível diminuir as quantidades de emissão do HC e CO, e é possível diminuir a quantidade de produção de H2S.

[028] Além disso, na presente invenção, a unidade de controle pode executar o primeiro controle se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape não for menor do que um valor limite, enquanto a unidade de controle pode executar o segundo controle se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape for menor do que o valor limite.

[029] Neste contexto, se a quantidade do componente de enxofre acumulado no catalisador de purificação de gás de escape for aumentada excessivamente, a taxa de purificação de NOx de todo o sistema está fora da faixa permissível mesmo quando o primeiro controle é realizado repetidamente. Pelo contrário, quando o primeiro controle é executado, se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape não for menor do que o valor limite, e o segundo controle for executado se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape for menor do que o valor limite, então é possível suprimir uma situação tal em que a taxa de purificação de NOx está fora da faixa permissível. Isto é, o valor limite pode ser o menor valor limite do desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape no qual a taxa de purificação de NOx está dentro da faixa permissível mediante a execução do primeiro controle. Também é apropriado que o valor limite seja um valor que tem um certo grau de margem ou tolerância.

[030] Além disso, na presente invenção, a unidade de controle pode determinar o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape com base em pelo menos um dentre uma taxa de purificação de NOx do catalisador de purificação de gás de escape, uma quantidade de oclusão de NOx do catalisador de purificação de gás de escape, uma quantidade de oclusão de oxigênio do catalisador de purificação de gás de escape, e uma quantidade de produção de NH3 do catalisador de purificação de gás de escape.

[031] Neste contexto, também é apropriado considerar que o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape é o desempenho do catalisador de purificação de gás de escape para purificar o NOx. Além disso, a taxa de purificação de NOx é a razão de NOx a ser purificada pelo catalisador de purificação de gás de escape com relação ao NOx que é deixado fluir para o catalisador de purificação de gás de escape. Além disso, também é apropriado que a quantidade de oclusão de NOx seja, por exemplo, a quantidade de NOx máxima que pode ser oclu- ída (capaz de ser ocluída) pelo catalisador de purificação de gás de escape. Neste procedimento, mesmo quando o primeiro controle é executado repetidamente, então o componente de enxofre é acumulado gradualmente, e assim, a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, a quantidade de oclusão de oxigênio e a quantidade de produção de NH3 são diminuídos gradualmente. Em relação a isso, é possível recuperar ou restaurar a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclu- são de NOx, a quantidade de oclusão de oxigênio, ou a quantidade de produção de NH3 com a execução do segundo controle se a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, a quantidade de oclusão de oxigênio ou a quantidade de produção de NH3 estiver diminuída. Por exemplo, também é apropriado que o primeiro controle seja executado se a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, a quantidade de oclusão de oxigênio ou a quantidade de produção de NH3 não for menor do que o valor limite, ao passo que o segundo controle é executado se a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, a quantidade de oclusão de oxigênio ou a quantidade de produção de NH3 for menor do que o valor limite.

[032] Além disso, na presente invenção, o aparelho de purificação de gás de escape pode adicionalmente compreender um catalisador de NOx de redução catalítica seletiva que é proporcionado em um lado a jusante do catalisador de purificação de gás de escape e que usa NH3 como um agente redutor.

[033] O catalisador de purificação de gás de escape pode ser um catalisador NOx de redução de armazenamento (catalisador de redução de armazenamento de NOx) (catalisador NSR). O catalisador NSR reduz NOx quando a razão ar-combustível é a razão ar-combustível rica, e o catalisador NSR permite, por exemplo, que H2 ou HC reaja com NO de modo que NH3 seja produzido. Isto é, o NH3 é produzido quando a razão ar-combustível do gás de escape é a razão ar-combustível rica. É possível produzir NH3 mesmo quando qualquer outro catalisador (por exemplo, um catalisador de três vias) além do catalisador NSR é usado. O catalisador de NOx de redução catalítica seletiva (catalisador SCR) adsorve NH3, e o NOx é reduzido com NH3.

[034] Portanto, o NH3 é produzido pelo catalisador NSR ao permitir que a razão ar-combustível do gás de escape seja a razão ar-combustível rica quando o NOx é ocluído pelo catalisador NSR. Adicionalmente, é possível alimentar HC ou similar como o agente redutor ao catalisador NSR ao deixar a razão ar-combustível do gás de escape ser a razão ar-combustível rica. O NOx, que foi armazenado ou ocluído pelo catalisador NSR, é reduzido pelo agente redutor. Isto é, o NOx é purificado pelo catalisador NSR ao proporcionar a razão ar-combustível rica.

[035] Neste procedimento, quando a razão ar-combustível do gás de escape é trocada da pobre para a rica em um estado em que a quantidade de oclusão de NOx é menor, a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR é aprimorada ou elevada. Além disso, quando a razão ar-combustível do gás de escape é trocada da pobre para a rica em um estado em que a quantidade de oclusão de NOx é maior, a taxa de purificação de NOx do catalisador SCR é aprimorada ou elevada.

[036] Por exemplo, quanto maior a quantidade de NOx ocluída pelo catalisador NSR, mais facilmente causada é a reação para produzir NH3, quando a razão ar- combustível rica é proporcionada. Portanto, a quantidade de NH3 produzido é aumentada. Quando a quantidade de produção de NH3 é aumentada, uma quantidade maior do agente redutor pode ser alimentada para o catalisador SCR. Portanto, a taxa de purificação de NOx do catalisador SCR é elevada. Isto é, de modo a elevar a taxa de purificação de NOx do catalisador SCR, é preferível manter o estado em que a quantidade de NOx ocluído pelo catalisador NSR é grande.

[037] Por outro lado, se a razão ar-combustível do gás de escape for trocada da pobre para a rica em um estado em que a quantidade de oclusão de NOx é menor, então a quantidade de produção de NH3 é diminuída. Sendo assim, a quantidade do agente redutor alimentado ao catalisador SCR é diminuída. Portanto, a taxa de purificação de NOx do catalisador SCR é diminuída. A quantidade de oclusão de NOx está correlacionada ao tempo durante o qual a razão ar-combustível pobre é proporcionada. Isto é, quando o tempo, durante o qual a razão ar-combustível pobre é proporcionada, é encurtado, a quantidade de produção de NH3 é diminuída como consequência. Esta situação também é expressa de modo que a quantidade de produção de NH3 seja diminuída encurtando-se o intervalo no qual a razão ar- combustível rica é proporcionada.

[038] Além disso, quando a razão ar-combustível do gás de escape é trocada da pobre para a rica em um estado em que a quantidade NOx ocluída pelo catalisador NSR é pequena, a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR é elevada. Isto é, de modo a elevar a taxa de purificação de NOx do catalisador de NSR, é preferível manter o estado em que a quantidade de NOx ocluído pelo catalisador NSR é pequena. Por exemplo, é apropriado trocar a razão ar-combustível do gás de escape da pobre para a rica em um estado em que a quantidade de NOx é pequena quando o NOx ocluído pelo catalisador NSR é reduzido. Dessa forma, o estado, no qual o NOx é facilmente ocluído pode ser em vez disso mantido mantendo-se o estado em que a quantidade de oclusão de NOx é pequena mediante a redução frequente de NOx pelo encurtamento do intervalo no qual a razão ar-combustível rica é proporcionada. Portanto, a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR é elevada. Por outro lado, se a quantidade de oclusão de NOx for aumentada no catalisador NSR, então o NOx é dificilmente ocluído, e a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR é diminuída.

[039] Como descrito acima, a condição, que é necessária para elevar a taxa de purificação de NOx no catalisador NSR, é diferente da condição que é necessária para elevar a taxa de purificação de NOx no catalisador SCR. No entanto, se o componente de enxofre, que não pode ser removido pelo primeiro controle, for aumentado no catalisador NSR, então a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR é diminuída, e a quantidade de produção do NH3 também é diminuída. Sendo assim, há o receio de que a taxa de purificação de NOx do catalisador SCR também possa ser diminuída.

[040] Além disso, as temporizações, nas quais o primeiro controle e o segundo controle são executados, podem ser determinados considerando-se, por exemplo, a diminuição na capacidade de oclusão de NOx causada pelo acúmulo no catalisador NSR do componente de enxofre que não pode ser removido pelo primeiro controle, a deterioração da eficiência de combustível (consumo de combustível) causada pela diminuição na razão ar-combustível, e a diminuição na taxa de purificação de NOx do catalisador SCR causada pela diminuição na quantidade de produção de NH3. Isto é, à medida que o componente de enxofre, que não pode ser removido pelo primeiro controle, é aumentado ainda mais, a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR é diminuída ainda mais. Além disso, o intervalo, que é mais apropriado para proporcionar a razão a—combustível rica de modo a reduzir o NOx ocluído pelo catalisador NSR, é alterado. Também é apropriado que o tempo, durante o qual a razão ar-combustível pobre é proporcionada, seja mais encurtado, uma vez que a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo cata-lisador NSR é mais diminuída. Isto é, também é apropriado manter o estado em que a quantidade de NOx ocluída pelo catalisador NSR é pequena por meio da provisão frequente da razão ar-combustível rica.

[041] Na presente invenção, o aparelho de purificação de gás de escape pode adicionalmente compreender:

[042] uma unidade de cálculo de coeficiente que calcula um coeficiente de distribuição com base em um estado de operação do motor de combustão interna, enquanto divide o catalisador de purificação de gás de escape em uma pluralidade de partes em uma direção de fluxo do gás de escape e em uma direção radial, o coeficiente de distribuição estando correlacionado com uma quantidade do componente de enxofre ocluído por cada uma das partes;

[043] um desempenho de purificação de cada unidade de cálculo de parte que calcula o desempenho de purificação de cada uma das partes a partir do coeficiente de distribuição calculado pela unidade de cálculo de coeficiente; e

[044] uma unidade de cálculo de desempenho de purificação integral que calcula o desempenho de purificação de todo o catalisador de purificação de gás de escape a partir do desempenho de purificação de cada uma das partes calculada pelo desempenho de purificação de cada unidade de cálculo de parte.

[045] Neste contexto, o gás de escape, que flui para o catalisador de purificação de gás de escape, flui enquanto é mais espalhado na direção radial do catalisador de purificação de gás de escape à medida que a velocidade espacial (SV) é mais diminuída. Isto é, o gás de escape flui uniformemente com relação ao catalisador de purificação de gás de escape. Como resultado, quando a SV é baixa, surge o envenenamento por enxofre em uma grande extensão na direção radial. Além disso, o componente de enxofre é espalhado ou disperso na direção radial, e por conseguinte, o envenenamento por enxofre surge principalmente no lado a montante do catalisador de purificação de gás de escape.

[046] Por outro lado, quando a SV é alta, o gás de escape flui nas adjacências do eixo central do catalisador de purificação de gás de escape. Isto é, o gás de escape flui, enquanto é propendido ou desviado com relação ao catalisador de purificação de gás de escape. Como resultado, quando a SV é alta, o envenenamento por enxofre ocorre principal nas adjacências do eixo central do catalisador de purificação de gás de escape. Além disso, o componente de enxofre flui de forma concentrada nas adjacências do eixo central do catalisador de purificação de gás de escape. Portanto, o envenenamento por enxofre ocorre em uma extensão mais ampla na direção de fluxo do gás de escape.

[047] Dessa maneira, quando a SV é mais elevada, então a extensão, na qual o envenenamento por enxofre ocorre, é mais propendida para o lado do eixo central do catalisador de purificação de gás de escape, e a extensão se estende para o lado mais a jusante. Esta situação também surge em relação à extensão em que o NOx é ocluído, da mesma forma como descrito acima. Também é apropriado que a velocidade espacial (SV) seja a velocidade do gás de escape.

[048] Quando a SV é baixa, o NOx é dispersado na direção radial do catalisador de purificação de gás de escape. Portanto, é possível ocluir o NOx na extensão ampla na direção radial do catalisador de purificação de gás de escape. Portanto, mesmo quando a quantidade de oclusão do componente de enxofre é relativamente grande, é possível ocluir o NOx.

[049] Por outro lado, quando a SV é alta, o NOx é ocluído de maneira concentrada nas adjacências do eixo central do catalisador de purificação de gás de escape. Portanto, se uma quantidade grande do componente de enxofre for ocluída nas adjacências do eixo central, a parte, que pode ocluir o NOx, é estreitada. Em tal situação, o NOx pode ser ocluído somente quando a quantidade de oclusão do componente de enxofre for relativamente pequena.

[050] Neste contexto, a SV é alterada dependendo do estado de operação (por exemplo, a carga) do motor de combustão interna. Além disso, quando o catalisador de purificação de gás de escape é dividido na pluralidade de partes na direção de fluxo do gás de escape e na direção radial, a quantidade do gás de escape que é deixada fluir através de cada uma das partes é alterada dependendo do estado de operação do motor de combustão interna. Portanto, a quantidade do componente de enxofre ocluída por cada uma das partes também é alterada dependendo do estado de operação do motor de combustão interna. O coeficiente de distribuição é calculado como o valor que está correlacionado com a quantidade do componente de enxofre ocluída por cada uma das partes.

[051] O desempenho de purificação de cada uma das partes é alterado dependendo do coeficiente de distribuição. Portanto, quando o coeficiente de distribuição é usado, é possível estimar o desempenho de purificação de cada uma das partes. Portanto, também é possível estimar o desempenho de purificação de todo o catalisador de purificação de gás de escape com base no mesmo. O desempenho de purificação de todo o catalisador de purificação de gás de escape estimado conforme descrito acima é o desempenho de purificação para o qual a parte de oclusão do componente de enxofre é levada em consideração. Isto é próximo ao desempenho de purificação real se comparado com o desempenho de purificação que é calculado somente com base na quantidade de oclusão do componente de enxofre. Portanto, é possível estabelecer mais apropriadamente a temporização na qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado e a temporização na qual o NOx é reduzido. Além disso, o componente de enxofre, que é acumulado sem ser completamente removido pelo primeiro controle, também pode ser calculado para cada uma das partes. Portanto, a precisão de execução do primeiro controle ou do segundo controle também é elevada. Também é apropriado que a temperatura de cada uma das partes também seja considerada em combinação para estimar o desempenho de purificação de cada uma das partes.

EFEITO DA INVENÇÃO

[052] De acordo com a presente invenção, é possível recuperar mais apropriadamente o catalisador de purificação de gás de escape do envenenamento por enxofre.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[053] A Fig. 1 mostra uma disposição esquemática de um motor de combustão interna de acordo com uma concretização e um sistema de admissão e um sistema de escape do mesmo.

[054] A Fig. 2 mostra a transição da taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante de um catalisador NSR, a taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante de um catalisador SCR, e a quantidade de produção de NH3 proporcionada pelo catalisador NSR, quando o pico rico é realizado enquanto se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível pobre em 80 segundos e se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível rica em 2.2 segundos.

[055] A Fig. 3 mostra a transição da taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante do catalisador NSR, a taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante do catalisador SCR, e a quantidade de produção de NH3 proporcionada pelo catalisador NSR, quando o pico rico é realizado enquanto se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível pobre em 40 segundos e se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível rica em 2.2 segundos.

[056] A Fig. 4 mostra a relação entre a quantidade máxima de NOx que pode ser ocluída (quantidade de oclusão de NOx) pelo catalisador NSR e o intervalo do pico rico.

[057] A Fig. 5 mostra um fluxograma ilustrando um fluxo de um processo de recuperação de envenenamento por enxofre de acordo com uma primeira concretização.

[058] A Fig. 6 mostra um gráfico de tempo ilustrando a transição da razão ar- combustível, a concentração de SOx e a concentração de H2S, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado na razão ar-combustível fracamente rica.

[059] A Fig. 7 mostra um gráfico de tempo ilustrando a transição da razão ar- combustível, a concentração de SOx e a concentração de H2S, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado na razão ar-combustível fracamente rica e então o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado continuamente na razão ar-combustível fortemente rica.

[060] A Fig. 8 mostra um gráfico de tempo ilustrando a transição da razão ar- combustível, a concentração de SOx, e a concentração de H2S, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, por exemplo, a uma razão ar-combustível de 14.3, a razão ar-combustível é em seguida elevada, por exemplo, para 20 continuamente, e o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado enquanto se estabelece a razão ar-combustível, por exemplo, em 12.5 por um tempo curto em um intervalo predeterminado, período durante o qual a razão a—combustível é 20.

[061] A Fig. 9 mostra a parte de envenenamento por enxofre do catalisador NSR quando a SV é relativamente baixa.

[062] A Fig. 10 mostra a parte de envenenamento por enxofre do catalisador NSR quando a SV é relativamente alta.

[063] A Fig. 11 mostra a parte de oclusão de NOx do catalisador NSR quando a SV é relativamente baixa.

[064] A Fig. 12 mostra a parte de oclusão de NOx do catalisador NSR quando a SV é relativamente alta.

[065] A Fig. 13 mostra a maneira de divisão do interior do catalisador NSR.

[066] A Fig. 14 mostra os direcionados para calcular o coeficiente de distribuição como o valor correlacionado com a quantidade do componente de enxofre ocluída por cada uma das partes.

[067] A Fig. 15 mostra um fluxograma ilustrando um fluxo de um processo de re-cuperação de envenenamento por enxofre de acordo com uma segunda concretização.

[068] A Fig. 16 mostra a relação entre a quantidade de oclusão do componente de enxofre, a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, e a quantidade de produção de NH3 em uma situação de SV alta.

[069] A Fig. 17 mostra a relação entre a quantidade de oclusão do componente de enxofre, a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, e a quantidade de produção de NH3 em uma situação de SV baixa.

MODO PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[070] Será apresentada uma explicação adiante com base nos desenhos acerca de uma concretização especificada do aparelho de purificação de gás de escape para o motor de combustão interna de acordo com a presente invenção. Primeira Concretização

[071] A Fig. 1 mostra uma disposição esquemática de um motor de combustão interna, e um sistema de admissão e um sistema de escape do mesmo de acordo com esta concretização. O motor de combustão interna 1 ilustrado na Fig. 1 é um motor a gasolina. No entanto, também é possível que o motor de combustão interna 1 ilustrado na Fig. 1 sejam motor a diesel. O motor de combustão interna 1 é transportado, por exemplo, em um veículo.

[072] Uma passagem de gás de escape 2 é conectada ao motor de combustão interna 1. Um catalisador de três vias 3, um catalisador NOx de redução de armazenamento (catalisador de redução de armazenamento de NOx) 4 (doravante designado “catalisador NSR 4”) e um catalisador de NOx de redução catalítica seletiva 5 (doravante designado “catalisador SCR 5”) são proporcionados nessa ordem a partir do lado a montante em posições intermediárias da passagem de gás de escape 2.

[073] O catalisador de três vias 3 purifica NOx, HC e CO na eficiência máxima quando a atmosfera do catalisador reside na razão ar-combustível teórica. Além disso, o catalisador de três vias 3 tem uma capacidade de armazenamento de oxigênio. Isto é, o gás de escape é purificado mediante o armazenamento ou oclusão de um excedente ou quantidade excessiva de oxigênio quando a razão ar-combustível do gás de escape de entrada é a razão ar-combustível pobre, e mediante a liberação de uma quantidade em déficit ou insuficiente de oxigênio quando a razão ar- combustível do gás de escape de entrada é a razão ar-combustível rica. Graças à ação da capacidade de armazenamento de oxigênio como descrito acima, o catalisador de três vias 3 pode purificar o HC, CO e NOx em qualquer razão ar- combustível que não a razão ar-combustível teórica.

[074] Também é possível permitir que o catalisador de três vias 3 tenha uma função tal que o NOx contido no gás de escape seja ocluído quando a concentração de oxigênio do gás de escape de entrada é alta, enquanto que o NOx ocluído é reduzido quando a concentração de oxigênio do gás de escape de entrada é diminuída e o agente redutor está presente. Neste caso, também é possível que o catalisador NSR 4 esteja ausente.

[075] Além disso, o catalisador NSR 4 oclui o NOx contido no gás de escape quando a concentração de oxigênio do gás de escape de entrada é alta, enquanto que o catalisador NSR reduz o NOx ocluído quando a concentração de oxigênio do gás de escape de entrada é diminuída e o agente redutor está presente. O HC ou CO, que é o combustível não-queimado emitido ou descarregado pelo motor de combustão interna 1, pode ser utilizado como o agente redutor a ser alimentado ao catalisador NSR 4.

[076] Quando o gás de escape passa através do catalisador de três vias 3 ou pelo catalisador NSR 4, o NOx contido no gás de escape é reagido com HC ou H2 para produzir amônia (NH3) em alguns casos. Por exemplo, se O H2 for produzido a partir do CO e do H2O contido no gás de escape de acordo com a reação de deslocamento do gás d’água ou a reação de reformação a vapor, o H2 é reagido com NO para produzir NH3 no catalisador de três vias 3 ou no catalisador NSR 4. Nesta concretização, o catalisador de três vias 3 ou o catalisador NSR 4 corresponde ao catalisador de purificação de gás de escape de acordo com a presente invenção. Nesta concretização, é feita uma explicação supondo que o catalisador NSR 4 seja o catalisador de purificação de gás de escape. No entanto, também pode ser feita uma consideração da mesma maneira conforme descrito acima se o catalisador de três vias 3 for considerado como o catalisador de purificação de gás de escape.

[077] O catalisador SCR 5 adsorve o agente redutor antecipadamente, e o catalisador SCR 5 reduz seletivamente o NOx usando o agente redutor adsorvido quando o NOx passa através do mesmo. O NH3, que é produzido pelo catalisador de três vias 3 ou pelo catalisador NSR 4, pode ser utilizado como o agente redutor alimentado ao catalisador SCR 5.

[078] Além disso, um primeiro sensor de temperatura 11 para detectar a temperatura do gás de escape e um sensor de razão ar-combustível 12 para detectar a razão ar-combustível do gás de escape são conectados à passagem de gás de esca pe 2 em posições dispostas a jusante do catalisador de três vias 3 e a montante do catalisador NSR. A temperatura do catalisador de três vias 3 ou a temperatura do catalisador NSR 4 pode ser detectada pelo primeiro sensor de temperatura 11. Além disso, a razão ar-combustível do gás de escape do motor de combustão interna 1 ou a razão ar-combustível do gás de escape que é deixada fluir para o catalisador NSR 4 pode ser detectada usando o sensor de razão ar-combustível 12.

[079] Além disso, um segundo sensor de temperatura 13 para detectar a temperatura do gás de escape é conectado à passagem de gás de escape 2 em uma posição disposta a jusante do catalisador NSR 4 e a montante do catalisador SCR 5. A temperatura do catalisador NSR 4 ou a temperatura do catalisador SCR 5 pode ser detectada usando o segundo sensor de temperatura 13.

[080] Além disso, um terceiro sensor de temperatura 14 para detectar a temperatura do gás de escape é conectado à passagem de gás de escape 2 em uma posição disposta a jusante do catalisador SCR 5. A temperatura do catalisador SCR 5 pode ser detectada pelo terceiro sensor de temperatura 14. Além disso, as temperaturas do catalisador NSR 4 e do catalisador SCR 5 são alteradas dependendo do estado de operação do motor de combustão interna 1 (por exemplo, a carga exercida sobre o motor de combustão interna 1). Portanto, também é possível estimar as temperaturas do catalisador NSR 4 e do catalisador SCR 5, dependendo do estado de operação do motor de combustão interna 1. Além disso, também é possível que sensores de temperatura sejam diretamente conectados ao catalisador NSR 4 e ao catalisador SCR 5 para detectar as temperaturas do catalisador NSR 4 e do catalisador SCR 5.

[081] Além disso, também é possível que sensores de NOx para detectar as concentrações de NOx no gás de escape sejam conectados no lado a montante e no lado a jusante de cada um dos catalisadores. Não é necessariamente indispensável que todos os sensores conforme descrito acima sejam conectados. Também é pos- sível que o sensor ou sensores seja(m) conectado(s) enquanto é/são apropriadamente selecionado(s).

[082] Além disso, uma válvula de injeção 6, que alimenta o combustível ao motor de combustão interna 1, é conectada ao motor de combustão interna 1.

[083] Por outro lado, uma passagem de gás de admissão 7 é conectada ao motor de combustão interna. Uma válvula reguladora 8, que ajusta a quantidade de ar de admissão do motor de combustão interna 1, é proporcionada em uma posição intermediária da passagem de gás de admissão 7. Além disso, um medidor de fluxo de ar 15, que detecta a quantidade de ar de admissão do motor de combustão interna 1, é conectado à passagem de gás de admissão 7 em uma posição a montante da válvula reguladora 8.

[084] Uma ECU 10, que é uma unidade eletrônica de controle para controlar o motor de combustão interna 1, é proporcionada em combinação com o motor de combustão interna 1 construído conforme descrito acima. A ECU 10 controla o motor de combustão interna 1 de acordo com a condição de operação do motor de combustão interna 1 e a solicitação de um motorista.

[085] Além disso, além dos sensores descritos acima, os que são conectados por meio de fiações elétricas à ECU 10 incluem um sensor de grau de abertura do acelerador 17 que emite um sinal elétrico correspondendo à quantidade de depressão de um pedal acelerador 16 pelo motorista para detectar a carga do motor e um sensor de posição de virabrequim 18 que detecta o número de rotações do motor. Os sinais de saída dos vários sensores são emitidos para a ECU 10.

[086] Por outro lado, a válvula de injeção 6 e a válvula reguladora 8 são conectadas por meio de fiações elétricas à ECU 10. A temporização de abertura / fechamento da válvula de injeção 6 e o grau de abertura da válvula reguladora 8 são controlados pela ECU 10.

[087] A ECU 10 determina a quantidade de ar de admissão necessária, por exemplo, a partir do grau de abertura do acelerador detectada pelo sensor de grau de abertura do acelerador 17 e o número de rotações do motor detectado pelo sensor de posição do virabrequim 18. Então, o grau de abertura da válvula reguladora 8 é controlado de modo que a quantidade de ar de admissão detectada pelo medidor de fluxo de ar 15 se torne a quantidade de ar de admissão necessária. A válvula de injeção 6 é controlada de modo que a quantidade de injeção de combustível, que corresponde à quantidade de ar de admissão alterada nesse momento, seja alimentada. A razão ar-combustível, que é definida nesse momento, é a razão ar- combustível que é estabelecida correspondendo ao estado de operação do motor de combustão interna 1. A operação de combustão pobre é realizada para o motor de combustão interna 1 de acordo com a presente concretização. No entanto, o motor de combustão interna 1 é operado em alguns casos nas adjacências da razão ar- combustível teórica, por exemplo, durante a operação em carga alta.

[088] Assim, a ECU 10 realiza o processo de redução para o NOx ocluído pelo catalisador NSR 4. Quando o NOx ocluído pelo catalisador NSR 4 é reduzido, o chamado pico rico, no qual a razão ar-combustível do gás de escape que é deixado fluir para o catalisador NSR 4, é diminuído para uma razão ar-combustível rica predeterminada, é realizado ajustando-se a quantidade do combustível injetado a partir da válvula de injeção 6 ou do grau de abertura da válvula reguladora 8.

[089] O pico rico é realizado, por exemplo, quando a quantidade de NOx ocluída pelo catalisador NSR 4 se torna uma quantidade predeterminada. A quantidade de NOx ocluída pelo catalisador NSR 4 é calculada, por exemplo, somando-se as diferenças entre a quantidade de NOx que é deixada fluir para o catalisador NSR 4 e a quantidade de NOx que é deixada para fluir para fora do catalisador NSR 4. A quantidade de NOx que é deixada fluir para o catalisador NSR 4 e a quantidade de NOx que é deixada fluir para fora do catalisador NSR 4 pode ser detectada por sensores conectados. Além disso, também é permissível que o pico rico seja realizado de- pendendo da distância de deslocamento do veículo que carrega o motor de combustão interna 1. Além disso, também é possível que o pico rico seja realizado com base na quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4. Esse aspecto será descrito mais tarde.

[090] Além disso, de modo a recuperar o catalisador NSR 4 do envenenamento por enxofre, a ECU 10 realiza o processo de recuperação de envenenamento por enxofre para o catalisador NSR 4. O processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado ajustando a razão ar-combustível para uma razão ar- combustível rica predeterminada após elevar a temperatura do catalisador NSR 4 para uma temperatura (por exemplo, não menor do que 650oC) necessária para a recuperação do envenenamento por enxofre.

[091] Neste procedimento, se a razão ar-combustível for excessivamente diminuída durante o processo de recuperação de envenenamento por enxofre, teme-se que as quantidades de emissão de HC e CO possam ser aumentadas e/ou H2S possa ser produzido. Por esta razão, a razão ar-combustível é estabelecida em uma razão ar-combustível de cerca de 14.3, que é próxima à razão ar-combustível teórica durante o processo de recuperação de envenenamento por enxofre. A razão ar- combustível rica, que é próxima à razão ar-combustível teórica conforme descrito acima, é designada doravante como “razão ar-combustível fracamente rica”. Também é possível que a razão ar-combustível fracamente rica seja, por exemplo, a razão ar-combustível que é a razão ar-combustível rica e que torna possível purificar HC e CO usando o catalisador de três vias 3. É possível realizar a recuperação do envenenamento por enxofre, mesmo no caso da razão ar-combustível teórica. Portanto, também é possível que a razão ar-combustível teórica seja incluída na razão ar-combustível fracamente rica.

[092] No entanto, mesmo quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado proporcionando a razão ar-combustível fracamente rica, é difícil remover todo o componente de enxofre. Portanto, o componente de enxofre, que não é removido mesmo quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, é acumulado gradualmente, e a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4 é diminuída ou deteriorada. Além disso, a quantidade de produção de NH3 também é diminuída pelo envenenamento por enxofre. Portanto, a taxa de purificação de NOx do catalisador SCR 5 também é diminuído pelo componente de enxofre que não é removido usando a razão ar-combustível fracamente rica.

[093] Por essa razão, nesta concretização, de modo a remover o componente de enxofre que é acumulado no catalisador NSR 4 sem ser removido na razão ar- combustível fracamente rica, a razão ar-combustível é estabelecida, por exemplo, em 12.5 para realizar o processo de recuperação de envenenamento por enxofre. A razão ar-combustível rica relativamente baixa, que é incluída na razão ar- combustível rica conforme descrito acima, é designada doravante como “razão ar- combustível fortemente rica”. A razão ar-combustível fortemente rica é a razão ar- combustível que é menor do que a razão ar-combustível fracamente rica. Também é possível que a razão ar-combustível fortemente rica seja, por exemplo, a razão ar- combustível à qual todo o componente de enxofre acumulado no catalisador NSR 4 pode ser removido ou a razão ar-combustível à qual quase todo o componente de enxofre acumulado no catalisador NSR 4 pode ser removido.

[094] Isto é, nesta concretização, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é normalmente realizado à razão ar-combustível fracamente rica, e o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar- combustível fortemente rica quando o componente de enxofre é acumulado.

[095] Neste contexto, a Fig. 2 mostra a transição da taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante de um catalisador NSR 4, a taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante do catalisador SCR 5, e a quantidade de pro- dução de NH3 proporcionada pelo catalisador NSR, quando o pico rico é realizado enquanto se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível pobre em 80 segundos e se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível rica em 2.2 segundos. Isto é, a Fig. 2 é o desenho proporcionado quando o intervalo do pico rico é de 80 segundos e o tempo do pico rico é de 2.2 segundos. Por outro lado, a Fig. 3 mostra a transição da taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante do catalisador NSR 4, a taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante do catalisador SCR 5, e a quantidade de produção de NH3 proporcionada pelo catalisador NSR 4, quando o pico rico é realizado enquanto se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível pobre em 40 segundos e se estabelece o período de tempo da razão ar-combustível rica em 2.2 segundos. Isto é, a Fig. 3 é o desenho proporcionado quando o intervalo do pico rico é de 40 segundos e o tempo da razão ar-combustível rica é de 2.2 segundos. O pico rico é executado repetidamente.

[096] Nas Figs. 2 e 3, o eixo horizontal representa a distância de deslocamento do veiculo, a quantidade de NOx (quantidade de oclusão de NOx ou quantidade de armazenamento de NOx) máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4, e a quantidade do componente de enxofre (quantidade de acúmulo S) acumulado no catalisador NSR 4 e incapaz de ser removido na razão ar-combustível fracamente rica. Quanto ao combustível usado, a concentração do componente de enxofre é de 37 ppm. Além disso, o processo de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fracamente toda vez que a distância de deslocamento do veículo alcança 1000 km. A razão pela qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizada à razão ar-combustível fracamente rica toda vez que a distância de deslocamento atinge 1000 km é que se pretende impedir que a taxa de purificação de NOx fique fora da faixa permissível devido ao envenenamento por enxofre. A distância de deslocamento, na qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, muda dependendo da concentração do compo- nente de enxofre contido no combustível a ser usado.

[097] A “NST” ilustrada nas Figs. 2 e 3, indica a taxa de purificação de NOx pro-porcionada no lado a jusante do catalisador NSR 4 e no lado a montante do catalisador SCR 5. Também é possível que isso signifique a razão da quantidade de NOx sujeita à purificação até que a passagem através do catalisador NSR 4 em relação à quantidade de NOx emitida pelo motor de combustão interna 1. A “NSR” também é chamada daqui em diante de “taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4” A “SCR” ilustrada nas Figs. 2 e 3 indica a taxa de purificação de NOx proporcionada no lado a jusante do catalisador SCR 5. Também é possível que isso signifique a razão da quantidade de NOx sujeita à purificação até que a passagem através do catalisador SCR 5 em relação à quantidade de NOx emitida pelo motor de combus-tão interna 1. Além disso, também é possível que “SCR” signifique a taxa de purificação de NOx proporcionada para todo o sistema. “SCR” também é chamada daqui em diante de “taxa de purificação de NOx de todo o sistema” Além disso, “NH3” ilustrado nas Figs 2 e 3 é a quantidade de NH3 produzida pelo catalisador NSR 4 quando o pico rico é realizado uma vez.

[098] A quantidade de acúmulo S no eixo horizontal indica a quantidade do componente de enxofre acumulada progressivamente sem ser removida mesmo quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar- combustível fracamente rica. Mesmo se o processo de recuperação de envenenamento por enxofre for realizado toda vez que a distância de deslocamento atingir 1000 km, então a quantidade de acúmulo S é aumentada, por exemplo, em 0.2 g toda vez que o veículo atinge 1000 km. Além disso, a quantidade de oclusão de NOx no eixo horizontal representa a quantidade de NOx máxima que pode ser oclu- ída pelo catalisador NSR 4. A quantidade de oclusão de NOx é diminuída pelo com-ponente de enxofre que não é removido mesmo quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fracamente rica.

[099] Nas Figs. 2 e 3, a linha tracejada curta e longa alternada indica o valor limite da faixa permissível da taxa de purificação de NOx, e a taxa de purificação de NOx, que não é menor do que o valor indicado pela linha tracejada longa e curta alternada, é necessária. Isto é, se “SCR” não for menor do que a linha tracejada longa e curta alternada, a taxa de purificação de NOx está dentro da faixa permissível. O valor limite da taxa de purificação de NOx é alterada dependendo, por exemplo, das leis e regulamentos. Nas Figs. 2 e 3, os dois valores limite são ilustrados.

[0100] Neste contexto, quando a Fig. 2 e a Fig. 3 são comparadas uma com a outra, a taxa de purificação NOx, que é proporcionada a jusante do catalisador NSR 4 ilustrado na Fig. 3, é maior do que a ilustrada na Fig. 2. Isto é, se o tempo da razão ar-combustível pobre for mais curto, a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4 é maior. Dessa forma, quando o intervalo do pico rico é mais encurtado, a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4 é mais elevada.

[0101] Por outro lado, quando à quantidade de produção de NH3, a quantidade de produção de NH3 ilustrada na Fig. 2 é maior. Isto é, quando o tempo da razão ar- combustível pobre é maior, a quantidade de produção de NH3 é aumentada ainda mais. Conforme descrito acima, quando o intervalo do pico rico é aumentado ainda mais, a quantidade de produção de NH3 é aumentada ainda mais. Quando a quantidade de produção de NH3 é aumentada, é possível, desse modo, alimentar uma quantidade maior do agente redutor para o catalisador SCR 5. Portanto, é possível elevar a taxa de purificação de NOx do catalisador SCR 5.

[0102] Isto é, quando o intervalo do pico rico é alterado, as taxas de purificação de NOx, que são proporcionadas pelo catalisador NSR 4 e pelo catalisador SCR 5, são, desse modo, alteradas respectivamente. No caso de qualquer uma das Figs. 2 e 3, se a distância de deslocamento for curta, a taxa de purificação de NOx de todo o sistema é alta. No entanto, se a distância de deslocamento se tornar longa, a taxa de purificação de NOx de todo o sistema se torna maior na situação ilustrada na Fig. 2.

[0103] De modo a manter a taxa de purificação de NOx de todo o sistema para não ser menor do que o valor limite, é apropriado que o processo de recuperação de envenenamento por enxofre seja realizado à razão ar-combustível fortemente rica quando a taxa de purificação de NOx de todo o sistema estiver no valor limite.

[0104] Os aspectos anteriores são resumidos na Fig. 4. A Fig. 4 mostra a relação entre a quantidade máxima de NOx que pode ser ocluída (quantidade de oclusão de NOx) pelo catalisador NSR 4 e o intervalo do pico rico. A relação ilustrada na Fig. 4 é a relação que é determinada enquanto se considera a diminuição na quantidade de oclusão de NOx causada pelo acúmulo do componente de enxofre incapaz de ser removida com a razão ar-combustível fracamente rica, a deterioração da eficiência de combustível (consumo de combustível) causada pelo pico rico, e a diminuição na quantidade de produção de NH3.

[0105] Na Fig. 4, A indica a faixa do intervalo do pico rico capaz de ser definido quando cada uma das quantidades de oclusão de NOx é proporcionada. Isto é, A indica a faixa do intervalo do pico rico capaz de ser definida correspondendo à quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4. Quanto menor a quantidade de oclusão de NOx, menor é a faixa. Isto é, quando a quantidade de oclusão de NOx é diminuída ainda mais, o valor limite superior B do intervalo do pico rico é diminuído ainda mais, e o valor limite inferior C é aumentado ainda mais.

[0106] Além disso, as linhas tracejadas longa e curta alternadas D, E, F ilustradas na Fig. 4 indicam os graus de deterioração da eficiência de combustível causada pelo pico rico, em que a deterioração da eficiência de combustível ocorre por 0.8% no caso de D, 1.0% no caso de E e 1.1% no caso de F.

[0107] Então, o intervalo do pico rico é determinado de acordo com a relação ilustrada na Fig. 4, e assim, a taxa de purificação de NOx de todo o sistema pode ser mantida em um nível elevado. Em relação ao intervalo do pico rico capaz de ser de- finido, quanto maior o intervalo do pico rico, mais aperfeiçoada é a eficiência de combustível (consumo de combustível). Portanto, também é possível que o intervalo do pico rico seja formado para ser o maior dos intervalos do pico rico capaz de ser estabelecido. Isto é, é apropriado que o intervalo do pico rico tenha o valor na linha indiada por B dependendo da quantidade de oclusão de NOx. Fazendo isso, quanto menor a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4, menor é o intervalo do pico rico. Por exemplo, o intervalo do pico rico é de 88 segundos quando a quantidade de oclusão de NOx é de 400 mg. O intervalo do pico rico é de 86 segundos no caso de 350 mg, e o intervalo do pico rico é de 84 segundos no caso de 300 mg.

[0108] Também é possível que a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 seja a quantidade de NOx ocluída quando a concentração de NOx no gás de escape que é deixada fluir para fora do catalisador NSR 4 excede uma faixa permissível. Além disso, também é possível que a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 seja a quantidade de NOx ocluída até que NOx não possa ser ocluído após a execução do pico rico. Além disso, também é possível que a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 seja a quantidade de NOx ocluída até que a taxa de purificação de NOx seja menor do que um valor limite após a execução do controle de pico rico anterior. Além disso, a quantidade de NOx ocluída pelo catalisador NSR 4 pode ser calculada como a diferença entre a quantidade de NOx que é deixada fluir para o catalisador NSR 4 e a quantidade de NOx que é deixada para fluir para fora do catalisador NSR 4. A quantidade de NOx que é deixada fluir para o catalisador NSR 4 e a quantidade de NOx que é deixada ocluir para fora do catalisador NSR 4 podem ser calculadas, respectivamente, a partir da quantidade de ar de admissão e da concentração de NOx. Além disso, também é possível que a concentração de NOx no gás de escape que é deixada fluir para o catalisador NSR 4 seja estimada com base no estado de operação do motor de combustão interna 1.

[0109] Neste procedimento, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado antes de a taxa de purificação de NOx de todo o sistema se tornar menor do que o valor limite. Portanto, por exemplo, quando o combustível contendo o componente de enxofre de 37 ppm é usado, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado toda vez que o veículo percorre 1000 km, de modo a suprimir a emissão do componente prejudicial. Além disso, a quantidade de oclusão de NOx, que é proporcionada toda vez que o veículo percorre 1000 km, corresponde a S1, S2, S3, S4 ilustrados na Fig. 4. Isto é, se o processo de recuperação de envenenamento por enxofre for realizado toda vez que a quantidade de oclusão de NOx for S1, S2, S3, S4, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado toda vez que o veículo percorre 1000 km.

[0110] A recuperação do envenenamento por enxofre pode ser realizada na temporização apropriada mediante a realização do processo de recuperação de envenenamento por enxofre quando a quantidade de oclusão de NOx como descrito acima é proporcionada. Além disso, é possível suprimir a deterioração da eficiência de combustível (consumo de combustível e é possível purificar o suficiente o componente prejudicial contido no gás de escape mesmo quando o componente de enxofre permanece no catalisador NSR 4.

[0111] Quando a quantidade de oclusão de NOx de S1, S2, S3, S4 é proporcionada como ilustrado na Fig. 4, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado na razão ar-combustível fracamente rica. Portanto, o componente de enxofre é acumulado no catalisador NSR 4. Então, se a quantidade de oclusão de NOx for menor do que a quantidade proporcionada no entorno de 250 mg (vide as duas linhas tracejadas longas e curtas alternadas ilustradas na Fig. 4), a quantidade de emissão do componente prejudicial contido no gás de escape excede uma faixa permissível.

[0112] Portanto, nesta concretização, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado na razão ar-combustível fortemente rica quando a quantidade de oclusão de NOx de S3 ilustrada na Fig. 4 é proporcionada. Por conseguinte, quase todo o componente de enxofre acumulado no catalisador NSR 4 pode ser removido. Portanto, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado na próxima vez que a quantidade de oclusão de NOx de S1 é proporcionada. Isto é, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fracamente rica, no caso de S1, S2, e o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica no caso de S3.

[0113] Neste procedimento, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica, a razão ar- combustível é diminuída se comparado coma razão ar-combustível à qual o HC e o CO podem ser purificados pelo catalisador de três vias 3. Portanto, as quantidades de emissão de HC e CO são aumentadas. Além disso, receia-se que H2S possa ser produzido a partir do componente de enxofre liberado. Portanto, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fracamente rica no caso de S1 e S2 ilustrados na Fig. 4, em que a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 está suficientemente dentro da faixa permissível. Além disso, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica somente no caso da quantidade de oclusão de NOx de S3 ilustrada na Fig. 4, na qual há o receio de que a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 possa estar fora da faixa permissível. Logo, é possível reduzir as quantidades de emissão de HC, CO e H2S.

[0114] A Fig. 5 mostra um fluxograma ilustrando um fluxo do processo de recuperação de envenenamento por enxofre de acordo com a presente concretização. Esta rotina é executada pela ECU 10 toda vez que um tempo predeterminado decorre.

[0115] Na etapa S101, a distância de deslocamento do veículo é obtida. A distância de deslocamento do veículo é obtida como o valor correlacionado com a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4. Além disso, a distância de deslocamento do veículo também é obtida como o valor correlacionado com a quantidade do componente de enxofre ocluída pelo catalisador NSR 4. Nesta etapa, também é possível detectar a quantidade de NOx máxima que pode ser incluída pelo catalisador NSR 4, ou também é possível obter o valor correlacionado com a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4.

[0116] Na Etapa S102, avalia-se se a distância de deslocamento do veículo é ou não um valor prescrito. Nesta etapa, por exemplo, avalia-se se a distância de deslocamento do veículo é ou não um múltiplo integral de 1000 km. Neste procedimento, também é possível avaliar se a distância de deslocamento do veículo está dentro de uma faixa predeterminada incluindo o múltiplo integral de 1000 km. Nesta etapa, avalia-se se a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador NSR 4 é ou não necessária. Também é possível avaliar se a recuperação do envenenamento por enxofre do catalisador NSR 4 é ou não necessária com base na quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4. Por exemplo, também é possível avaliar se a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catali-sador NSR 4 é menor do que um valor limite. A distância de deslocamento, na qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, é alterada dependendo da concentração do componente de enxofre contido no combustível. Portanto, também é possível alterar a condição de avaliação dependendo da concentração do componente de enxofre contida no combustível capaz de ser alimentado.

[0117] Se a avaliação afirmativa for feita na Etapa S102, a rotina prossegue para a Etapa S103. Por outro lado, se a avaliação negativa for feita, a rotina prossegue pa- ra a Etapa S106.

[0118] Na Etapa S103, avalia-se se o veículo percorre ou não 3000 km após a conclusão do processo de recuperação de envenenamento por enxofre. Nesta situação, também é possível avaliar se a distância de deslocamento do veículo, que é proporcionada após a conclusão do processo de recuperação de envenenamento por enxofre anterior, está dentro de uma faixa predeterminada incluindo 3000 km. Nesta etapa, também é possível avaliar se a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 é menor do que um valor limite. Nesta etapa, avalia- se se a quantidade de acúmulo do componente de enxofre é ou não incapaz de ser removida com a razão ar-combustível fracamente rica excede a faixa permissível. Se a avaliação afirmativa for feita na Etapa S103, a rotina prossegue para a Etapa S104. Por outro lado, se a avaliação negativa for feita, a rotina prossegue para a Etapa S105. Nesta concretização, a ECU 10, que executa o processo da Etapa S103, corresponde à unidade de controle de acordo com a presente invenção.

[0119] Na Etapa S104, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica. Isto é, o processo é realizado de modo a remover todo o componente de enxofre do catalisador NSR 4. Nesta concretização, a Etapa S104 corresponde ao segundo controle de acordo com a presente invenção.

[0120] Na Etapa S105, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fracamente rica. Nesta situação, o componente de enxofre permanece no catalisador NSR 4. No entanto, as quantidades de emissão de HC, CO, H2S são suprimidas. Nesta concretização, a Etapa S105 corresponde ao primeiro controle de acordo com a presente invenção.

[0121] Também é possível que a razão ar-combustível fracamente rica seja selecionada se a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 não for menor do que o valor limite, enquanto que a razão ar-combustível forte- mente rica é selecionada se a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 for menor do que o valor limite para realizar o processo de recuperação de envenenamento por enxofre.

[0122] Na Etapa S106, o intervalo do pico rico é determinado. O pico rico é realizado de modo a reduzir o NOx ocluído pelo catalisador NSR 4 e alimentar NH3 ao catalisado SCR 5. O intervalo do pico rico é determinado usando a relação ilustrada na Fig. 4, dependendo da distância de deslocamento ou da quantidade de oclusão de NOx. Quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre não é realizado, o pico rico é realizado no intervalo determinado nesta etapa. O pico rico é realizado durante o tempo correspondendo à quantidade de oclusão de NOx.

[0123] No fluxo ilustrado na Fig. 5, a razão ar-combustível fracamente rica ou a razão ar-combustível fortemente rica é selecionada dependendo da distância de deslocamento do veículo no qual o motor de combustão interna 1 é carregado. No entanto, em vez disso, também é possível que a razão ar-combustível fracamente rica ou a razão ar-combustível fortemente rica seja selecionada usando qualquer outro valor correlacionado com a quantidade do componente de enxofre que é acumulada no catalisador NSR 4 e que não pode ser removida à razão ar-combustível fracamente rica. Por exemplo, também é possível que a razão ar-combustível fracamente rica ou a razão ar-combustível fortemente rica seja selecionada dependendo do de-sempenho de purificação do catalisador NSR 4 ou do número de vezes da execução do processo de recuperação de envenenamento por enxofre.

[0124] Por exemplo, o procedimento a seguir também está disponível. Isto é, na Etapa S101 descrita acima, o número de vezes da execução do processo de recuperação de envenenamento por enxofre é obtido. Na Etapa S103, a rotina prossegue para a Etapa S104 se o número de vezes da execução do processo de recuperação de envenenamento por enxofre incluindo este tempo for um múltiplo de 3, enquanto que a rotina prossegue para a Etapa S105 se o número de vezes for qual- quer outro número além do acima. Além disso, por exemplo, o procedimento a seguir também está disponível. Isto é, o processo é repetido, em que o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado duas vezes à razão ar- combustível fracamente rica, e então o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado uma vez à razão ar-combustível fortemente rica.

[0125] Além disso, também é possível que o desempenho de purificação do catalisador NSR 4 seja avaliado com base na taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4, na quantidade de oclusão de NOx do catalisador NSR 4, na quantidade de oclusão de oxigênio do catalisador NSR 4, ou na quantidade de produção de NH3 do catalisador NSR 4. A taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4, a quantidade de oclusão de NOx do catalisador NSR 4, a quantidade de oclusão de oxigênio do catalisador NSR 4, e a quantidade de produção de NH3 do catalisador NSR 4 podem ser obtidas de acordo com qualquer técnica bem-conhecida. Por exemplo, o procedimento a seguir também está disponível. Isto é, na Etapa S101 descrita acima, a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4 é obtida. Na Etapa S103 descrita acima, a rotina prossegue para a Etapa S104 se a taxa de purificação de NOx for menor do que um valor limite, enquanto que a rotina prossegue para a Etapa S105 se a taxa de purificação de NOx não for menor do que o valor limite. Além disso, por exemplo, o procedimento a seguir também está disponível. Isto é, na Etapa S101 descrita acima, a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador 4 é obtida. Na Etapa S103 descrita acima, a rotina prossegue para a Etapa S104 se a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4 for menor do que um valor limite, enquanto que a rotina prossegue para a Etapa S105 se a quantidade de NOx não for menor do que o valor limite. Além disso, por exemplo, o procedimento a seguir também está disponível. Isto é, na Etapa S101 descrita acima, a quantidade de oclusão de oxigênio do catalisador NSR 4 é obtida. Na Etapa S103 descrita acima, a rotina prossegue para a Etapa S104 se a quantidade de oclusão de oxigênio do catalisador NSR 4 for menor do que um valor limite, enquanto que a rotina prossegue para a Etapa S105 se a quantidade de oclusão de oxigênio do catalisador NSR 4 não for menor do que o valor limite. Além disso, por exemplo, o procedimento a seguir também está disponível. Isto é, na Etapa S101 descrita acima, a quantidade de produção de NH3 do catalisador NSR 4 é obtida. Na Etapa S103 descrita acima, a rotina prossegue para a Etapa S104 se a quantidade de produção de NH3 do catalisador NSR 4 for menor do que um valor limite, enquanto que a rotina prossegue para a Etapa S105 se a quantidade de produção de NH3 do catalisador NSR 4 não for menor do que o valor limite.

[0126] Quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica, também é possível que a razão ar- combustível seja relativamente diminuída, por exemplo, para 12.5 desde o começo. Como alternativa, também é possível que o componente de enxofre seja primeiramente liberado na razão ar-combustível fracamente rica, e então a razão ar- combustível é estabelecida como a razão ar-combustível fortemente rica para liberar o componente de enxofre correspondendo à quantidade de acúmulo. Isto é, também é possível que o processo de recuperação de envenenamento por enxofre seja realizado à razão ar-combustível fracamente rica, e então o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado continuamente à razão ar-combustível fortemente rica.

[0127] Neste contexto, a Fig. 6 mostra um gráfico de tempo ilustrando a transição da razão ar-combustível, a concentração de SOx e a concentração de H2S, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar- combustível fracamente rica. Além disso, a Fig. 7 mostra um gráfico de tempo ilustrando a transição da razão ar-combustível, a concentração de SOx e a concentração de H2S, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado na razão ar-combustível fracamente rica e então o processo de recupera- ção de envenenamento por enxofre é realizado continuamente na razão ar- combustível fortemente rica. Nas Figs. 6 e 7, a razão ar-combustível é a razão ar- combustível do gás emitido ou descarregado pelo motor de combustão interna 1 ou a razão ar-combustível do gás que é deixado fluir para o catalisado NSR 4. Além disso, a concentração de SOx e a concentração de H2S são os valores obtidos no lado a jusante do catalisador de NSR 4. Na Fig. 6, o período de tempo, no qual a razão ar-combustível fracamente rica é proporcionada, é, por exemplo, de 30 minutos no máximo. Além disso, na Fig. 7, o período de tempo, no qual a razão ar- combustível fracamente rica é proporcionada, é, por exemplo, de 30 minutos no máximo, e o período de tempo, no qual a razão ar-combustível fortemente rica é proporcionada, é, por exemplo, de 2.5 minutos no máximo.

[0128] Quando a razão ar-combustível rica é proporcionada, a concentração de SOx é elevada pelo componente de enxofre liberado pelo catalisador NSR 4. Nesta situação, se a razão ar-combustível fracamente rica for proporcionada, a quantidade de H2S produzida é relativamente pequena em relação à quantidade de SOx liberada. Isto é, a razão da concentração de H2S em relação à concentração de SOx é baixa. Dessa maneira, quando a razão ar-combustível fracamente rica é proporcionada, a quantidade de produção de H2S é suprimida.

[0129] Por outro lado, quando a razão ar-combustível fortemente rica é proporcionada, a quantidade de H2S produzida é relativamente grande em relação à quantidade de SOx liberada. Isto é, a razão da concentração de H2S em relação à concentração de SOx é elevada. Dessa maneira, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, o H2S é produzido mais facilmente se a razão ar-combustível fortemente rica for proporcionada se comparado com se a razão ar-combustível fracamente rica for proporcionada. Por essa razão, quando o componente de enxofre acumulado no catalisador NSR 4 é removido, se o processo de recuperação de envenenamento por enxofre for realizado à razão ar-combustível fortemente rica desde o começo, então a quantidade de produção de H2S é aumentada.

[0130] Neste contexto, quando a quantidade de oclusão de NOx ilustrada por S3 na Fig. 4 é dada, então uma grande quantidade do componente de enxofre, que não pode ser removida com a razão ar-combustível fortemente rica, é acumulada, mas uma certa quantidade do componente de enxofre, que pode ser removida mesmo com a razão ar-combustível fracamente rica, também é ocluída. Portanto, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado uma vez à razão ar-combustível fracamente rica com antecedência, o componente de enxofre, que pode ser removido com a razão ar-combustível fracamente rica, pode ser removido anteriormente. Nesta situação, é possível suprimir a quantidade de produção de H2S. Além disso, quando a recuperação do envenenamento por enxofre é realizada com a razão ar-combustível fortemente rica continuamente à mesma, então a razão ar-combustível fortemente rica é proporcionada no estado em que a quantidade do componente de enxofre restante no catalisador NSR 4 é pequena, e portanto, a quantidade de produção de H2S é diminuída.

[0131] Isto é, se o processo de recuperação de envenenamento por enxofre for realizado à razão ar-combustível fortemente rica desde o começo, então o H2S, que corresponde a toda a quantidade do componente de enxofre ocluída pelo catalisador NSR 4, é produzido, e, por conseguinte, uma quantidade relativamente grande de H2S é produzida. Por outro lado, se a razão ar-combustível fracamente rica for proporcionada primeiramente, e a razão ar-combustível fortemente rica for proporcionada em seguida, então H2S é produzido correspondendo à quantidade do componente de enxofre que é incluída no componente de enxofre ocluído pelo catalisador NSR 4 e que não pode ser removida com a razão ar-combustível fracamente rica. Portanto, a quantidade de produção de H2S é relativamente pequena. Similarmente, também é possível diminuir as quantidades de emissão de HC e CO.

[0132] Por exemplo, também é possível que o processo de recuperação de envenenamento por enxofre seja realizado à razão ar-combustível fracamente rica até que o componente de enxofre não seja liberado, e então o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado continuamente à razão ar-combustível fortemente rica. Dessa forma, o tempo, durante o qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica, é encurtado. Assim, é possível reduzir as quantidades de emissão de HC, CO e H2S.

[0133] Quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica, também é possível que o valor de referência da razão ar-combustível seja, por exemplo, 20, e a razão ar-combustível seja, por exemplo, 12.5 por um tempo curto em um intervalo predeterminado. Isto é, também é possível realizar o processo de recuperação de envenenamento por enxofre proporcionando frequentemente a razão ar-combustível fortemente rica a partir da razão ar-combustível pobre. Por exemplo, também é possível proporcionar a razão ar-combustível fortemente rica antes de a quantidade de armazenamento de oxigênio do catalisador NSR 4 chegar em um limite superior.

[0134] A Fig. 8 mostra um gráfico de tempo ilustrando a transição da razão ar- combustível, a concentração de SOx, e a concentração de H2S, quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, por exemplo, a uma razão ar-combustível de 14.3, a razão ar-combustível é em seguida elevada, por exemplo, para 20 continuamente, e o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado enquanto se estabelece a razão ar-combustível, por exemplo, em 12.5 por um tempo curto em um intervalo predeterminado, período durante o qual a razão a—combustível é 20. O tempo, durante o qual a razão ar-combustível é, por exemplo, 12.5, é, por exemplo, de 1.4 segundo.

[0135] Quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado como descrito acima, o oxigênio é alimentado ao catalisador NSR 4 quando a razão ar-combustível é, por exemplo, 20. Portanto, a temperatura de cada um dos catalisadores é facilmente elevada. Portanto, mesmo quando o tempo, durante o qual a razão ar-combustível rica é proporcionada, é curto, é possível liberar prontamente o componente de enxofre.

[0136] Além disso, o tempo, durante o qual a razão ar-combustível pobre é proporcionada, é fornecido. Portanto, é possível diminuir as quantidades de emissão de HC e CO se comparado a um caso em que a razão ar-combustível fortemente rica é proporcionada continuamente. Similarmente, também é possível reduzir as quantidades de emissão de H2S e NOx. Segunda Concretização

[0137] Nesta concretização, a temporização do processo de recuperação de envenenamento por enxofre é alterada dependendo de por qual parte do catalisador NSR 4 o componente de enxofre é ocluído. Outros dispositivos, ou similares, são iguais aos da primeira concretização, sendo qualquer explicação dos mesmos omitida.

[0138] Neste contexto, a Fig. 9 mostra a parte de envenenamento por enxofre do catalisador NSR 4 quando a velocidade espacial (SV) é relativamente baixa. A Fig. 10 mostra a parte de envenenamento por enxofre do catalisador NSR 4 quando a SV é relativamente alta. A Fig. 11 mostra a parte de oclusão de NOx do catalisador NSR 4 quando a SV é relativamente baixa. A Fig. 12 mostra a parte de oclusão de NOx do catalisador NSR 4 quando a SV é relativamente alta. Nas Figs. 9 a 12, as setas mostram a direção de fluxo do gás de escape. Além disso, nas Figs. 9 a 12, o desenho ilustrado no lado esquerdo é o desenho no qual o catalisador NSR 4 é visto na direção transversal (direção lateral) e o desenho ilustrado no lado direito é o desenho no qual o catalisador NSR 4 é visto do lado à montante do gás de escape. Também é possível que a SV seja alterada com a carga exercida sobre o motor de combustão interna 1, a velocidade de fluxo do gás de escape, ou a taxa de fluxo do gás de escape.

[0139] Neste procedimento, no caso da carga baixa do motor de combustão interna 1, a velocidade espacial (SV) é diminuída, e o gás de escape flui enquanto é espalhado na direção radial. Isto é, o gás de escape flui de maneira similar ou idêntica nas adjacências do eixo central do catalisador NSR 4 e nas adjacências da circunferência externa do mesmo. Portanto, o componente de enxofre é ocluído de maneira uniforme em uma região que se estende a partir do eixo central até a circunferência externa. Além disso, o componente de enxofre é principalmente ocluído no lado à montante do catalisador NSR 4. O NOx também é ocluído enquanto é espalhado na direção radial do catalisador NSR 4 da mesma forma descrita acima. Além disso, a parte, na qual o envenenamento por enxofre ocorre, só é disposta no lado a mon-tante do catalisador NSR 4. Portanto, uma grande quantidade de NOx pode ser ocluída em uma ampla região ou extensão disposta no lado a jusante do mesmo.

[0140] Isto é, no caso da carga baixa exercida sobre o motor de combustão interna 1, é possível ocluir o NOx mesmo quando a quantidade do componente de enxofre ocluído é grande. Portanto, é apropriado que o processo de envenenamento por enxofre seja realizado, por exemplo, quando 2.5 g do componente de enxofre são ocluídos.

[0141] Por outro lado, no caso da carga média ou da carga alta do motor de combustão interna 1, a força de inércia do gás de escape é aumentada, e o gás de escape flui principalmente nas adjacências do eixo central do catalisador NSR 4. Portanto, o componente de enxofre é ocluído enquanto é propendido ou desviado no lado de eixo central do catalisador NSR 4. Então, uma grande quantidade do componente de enxofre flui para a parte disposta nas adjacências do eixo central do catalisador NSR 4, e assim, o envenenamento por enxofre avança rapidamente nas adjacências do eixo central. Portanto, o componente de enxofre também é ocluído no lado a jusante. Além disso, o NOx também é ocluído pela parte disposta nas ad- jacências do eixo central do catalisador NSR 4 da mesma forma descrita acima. No entanto, a parte, na qual o envenenamento por enxofre surge, é espalhada para o lado a jusante do catalisador NSR 4. Portanto, a quantidade de NOx que pode ser ocluída é menor do que a proporcionada no caso da carga baixa.

[0142] Isto é, no caso da carga média ou da carga alta do motor de combustão interna 1, teme-se que o NOx possa ser incapaz de ser ocluído mesmo quando a quantidade do componente de enxofre ocluído é pequena. Portanto, é apropriado que o processo de envenenamento por enxofre seja realizado, por exemplo, quando 0,7 g do componente de enxofre é ocluído.

[0143] Como descrito acima, quando a carga média ou a carga alta é aplicada, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado no estado em que a quantidade de oclusão do componente de enxofre é pequena, se comparado com quando a carga baixa é aplicada. Também é apropriado que, quanto menor for a SV, maior seja o intervalo do processo de recuperação de envenenamento por enxofre.

[0144] Além disso, nesta concretização, o interior do catalisador NSR 4 é dividido em uma pluralidade de partes, e a quantidade de oclusão do componente de enxofre é determinada para cada uma das partes.

[0145] Neste contexto, A Fig. 13 mostra a forma de divisão do interior do catalisador NSR 4. A Fig. 14 mostra os direcionados para calcular o coeficiente de distribuição como o valor correlacionado com a quantidade do componente de enxofre oclu- ída por cada uma das partes. Nas Figs. 13, a seta indica a direção de fluxo do gás de escape. Além disso, na Fig. 13, o desenho ilustrado no lado esquerdo é o desenho no qual o catalisador NSR 4 é visto na direção transversal (direção lateral) e o desenho ilustrado no lado direito é o desenho no qual o catalisador NSR 4 é visto do lado à montante do gás de escape.

[0146] Como mostra a Fig. 13, o catalisador NSR 4 é dividido na direção de fluxo do gás de escape em quatro, isto é, X1, X2, X3, X4, e o catalisador NSR 4 é dividido na direção radial em três, isto é, Y1, Y2, Y3. Portanto, é feita uma consideração ao dividir o catalisador NSR 4 em doze partes no total. Nesta concretização, é feita uma consideração ao dividir o catalisador NSR 4 em doze partes. No entanto, também é possível que seja feita uma consideração ao dividir o catalisador NSR 4 em onze ou menos partes, ou uma consideração ao dividir o catalisador NSR 4 em treze ou mais partes.

[0147] A Fig. 14 mostra a transição do contador correlacionada com a quantidade do componente de enxofre aderida às partes de X1 a X4 e às partes de Y1 a Y3 em relação ao caso em que a SV é baixa (SV baixa) e ao caso em que a SV é alta (SV alta), respectivamente. Dessa maneira, o contador, que corresponde a cada uma das partes de X1 a X4 e às partes de Y1 a Y3, é previamente armazenado na ECU 10. O contador é definido previamente, por exemplo, por meio de um experimento, de modo que o coeficiente de distribuição, que está correlacionado à quantidade do componente de enxofre ocluída por cada uma das partes, possa ser calculado multiplicando-se o valor na direção de fluxo do gás de escape e o valor na direção radial do catalisador NSR 4. O contador é definido com base nas Figs. 9 e 10. Nesta con-cretização, é feita a divisão nestes relativos às duas, isto é, SV baixa e SV alta. No entanto, pode-se fazer uma consideração ao efetuar a divisão nestes relativos a três ou mais.

[0148] Neste procedimento, quanto à parte para a qual o componente de enxofre é deixado fluir, quanto maior o tempo, maior a quantidade de oclusão do componente de enxofre. Portanto, o contador é aumentado nesta situação. Além disso, no caso da SV baixa, o contador é aumentado no lado à montante na direção de fluxo em relação a toda a parte na direção radial. Por outro lado, no caso da SV alta, o contador é aumentado para toda a parte na direção de fluxo em relação ao lado do eixo central na direção radial.

[0149] Além disso, também é possível definir o contador de modo que a quantidade de oclusão do componente de enxofre de cada uma das partes possa ser calculada, por exemplo, multiplicando-se o coeficiente de distribuição e a concentração de SOx no gás de escape que é deixada fluir para o catalisador NSR 4.

[0150] Além disso, a quantidade do componente de enxofre, que é acumulada sem ser removida com êxito pelo processo de recuperação de envenenamento pro enxofre à razão ar-combustível fracamente rica, também pode ser calculada com base na quantidade do componente de enxofre ocluída por cada uma das partes. Por exemplo, também é apropriado que a quantidade ou a proporção do componente de enxofre que é deixada restar quando o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fracamente rica seja determinada previamente para cada uma das partes, por exemplo, por meio de um experimento.

[0151] Além disso, é possível estimar o desempenho de purificação de NOx de cada uma das partes a partir da quantidade de oclusão do componente de enxofre de cada uma das partes. Além disso, também é possível estimar o desempenho de purificação de NOx de todo o catalisador NSR 4. Então, é possível determinar a temporização na qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado com base no desempenho de purificação de NOx de todo o catalisador NSR 4.

[0152] A Fig. 15 mostra um fluxograma ilustrando um fluxo de um processo de re-cuperação de envenenamento por enxofre de acordo com a presente concretização. Esta rotina é executada pela ECU 10 toda vez que um tempo predeterminado decorre.

[0153] Na Etapa S201, a SV é lida. Por exemplo, a SV é calculada a partir da quantidade de ar de admissão obtida pelo medidor de fluxo de ar 15.

[0154] Na Etapa S202, o coeficiente de distribuição é calculado. Nesta concretização, a ECU 10, que processa a Etapa S202, corresponde à unidade de cálculo de coeficiente de acordo com a presente invenção.

[0155] Na Etapa S203, a taxa de purificação de NOx de cada uma das partes do catalisador NSR 4 é calculada com base no coeficiente de distribuição. A relação entre o coeficiente de distribuição e a taxa de purificação de NOx é determinada previamente para cada SV, por exemplo, por meio de um experimento, e a relação é armazenada antecipadamente na ECU 10. Nesta concretização, a ECU 10, que processa a Etapa S203, corresponde ao desempenho de purificação de cada unidade de cálculo de parte de acordo com a presente invenção.

[0156] Na Etapa S204, a taxa de purificação de NOx de todo o catalisador NSR 4 é calculada. A taxa de purificação de NOx de todo o catalisador NSR 4 é calculada somando-se as taxas de purificação de NOx das respectivas partes. Nesta concretização, a ECU 10, que processa a Etapa S204, corresponde a toda a unidade de cálculo de desempenho de purificação de acordo com a presente invenção.

[0157] Na Etapa S205, avalia-se se a taxa de purificação de NOx do catalisador NSR 4 é ou não menor do que um valor limite. O valor limite é o valor limite inferior da taxa de purificação de NOx na qual é desnecessário realizar o processo de recuperação de envenenamento por enxofre. Se a avaliação afirmativa for feita na Etapa S205, a rotina prossegue para a Etapa S206. Por outro lado, se a avaliação negativa for feita, a rotina é completada.

[0158] Na etapa S206, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é executado. Neste procedimento, o tempo, durante o qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, é, por exemplo, de 10 minutos no caso da SV alta, enquanto que o tempo é, por exemplo, de 30 minutos no caso da SV baixa. Isto é, no caso da SV alta, mesmo quando a quantidade de oclusão do componente de enxofre é pequena, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado. Portanto, o tempo, durante o qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, é encurtado em conformidade com a quantidade de oclusão do componente de enxofre. Por outro lado, no caso da SV baixa, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado após a quantidade de oclusão do componente de enxofre ser aumentada. Portanto, o tempo, durante o qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, é prolongado em conformidade com a quantidade de oclusão do componente de enxofre. Além disso, se a taxa de purificação de NOx for diminuída em tal nível que é necessário realizar o processo de recuperação de envenenamento por enxofre à razão ar-combustível fortemente rica, o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado à razão ar-combustível fortemente rica.

[0159] A Fig. 16 mostra a relação entre a quantidade de oclusão do componente de enxofre, a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, e a quantidade de produção de NH3 em uma situação de SV alta. A Fig. 17 mostra a relação entre a quantidade de oclusão do componente de enxofre, a taxa de purificação de NOx, a quantidade de oclusão de NOx, e a quantidade de produção de NH3 em uma situação de SV baixa. Nas Figs. 16 e 17, a quantidade de oclusão de NOx é a quantidade de NOx máxima que pode ser ocluída pelo catalisador NSR 4. Além disso, a taxa de purificação de NOx é a taxa de purificação de NOx de todo o sistema.

[0160] Neste procedimento, no caso da SV alta, mesmo quando a quantidade de oclusão do componente de enxofre é pequena, então a taxa de purificação de NOx é diminuída, e a taxa de purificação de NOx está fora da faixa permissível, por exemplo, no caso de 1.0 g. Além disso, a quantidade de oclusão de NOx e a quantidade de produção de NH3 também são diminuídas imediatamente.

[0161] Por outro lado, no caso da SV baixa, quando a quantidade de oclusão do componente de enxofre excede, por exemplo, 2.0 g, a taxa de purificação de NOx está fora da faixa permissível. Além disso, a quantidade de oclusão de NOx e a quantidade de produção de NH3 também não são diminuídas imediatamente.

[0162] Portanto, também é possível adotar o seguinte procedimento. Isto é, quando a taxa de purificação de NOx é menor do que o valor limite, então o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, e o tempo, durante o qual o processo de recuperação de envenenamento por enxofre é realizado, é determinado dependendo de cada SV. LISTA DE PARTES 1: motor de combustão interna, 2: passagem de gás de escape, 3: catalisador de três vias 4: catalisador de NOx de redução de armazenamento (catalisador de redução de armazenamento NOx) (catalisador NSR), 5: catalisador NOx de redução catalítica seletiva (catalisador SCR), 6: válvula de injeção, 7: passagem de gás de admissão, 8: válvula reguladora, 10: ECU, 11: primeiro sensor de temperatura, 12: sensor de razão ar-combustível, 13: segundo sensor de temperatura, 14: terceiro sensor de temperatura, 15: medidor de fluxo de ar, 16: pedal do acelerador, 17: sensor de grau de abertura do acelerador, 18: sensor de posição do virabrequim.

Claims

1. Aparelho de purificação de gás de escape para um motor de combustão interna (1), que compreende: um catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) que é fornecido em uma passagem de gás de escape (2) do motor de combustão interna (1), e uma unidade de controle (10) que é configurada para seletivamente executar: primeiro controle no qual uma razão ar-combustível de um gás de escape permitida para fluir para o catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) é estabelecida para não ser maior do que uma razão ar-combustível teórica para remover um componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape (3,4); e segundo controle no qual a razão ar-combustível do gás de escape permitida para fluir para o catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) é estabelecida como uma razão ar-combustível que é inferior à razão ar-combustível do gás de escape estabelecida no primeiro controle para remover o componente de enxofre do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4), a unidade de controle (10) sendo configurada para executar qualquer um dentre o primeiro controle e o segundo controle com base em pelo menos um dentre o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4), uma distância de deslocamento de um veículo que carrega o motor de combustão interna (1), e um número de vezes de remoção do componente de enxofre a partir do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) quando o componente de enxofre é removido do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4), em que a unidade de controle (10) é configurada para elevar uma frequência de execução do primeiro controle se comparado com uma frequência de execução do segundo controle, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle (10) é configurada para executar o segundo controle continuamente após o primeiro controle quando o segundo controle é executado.

2. Aparelho de purificação de gás de escape para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle (10) é configurada para executar o primeiro controle se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) não for menor do que um valor limite, enquanto que a unidade de controle (10) é configurada para executar o segundo controle se o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) for menor do que o valor limite.

3. Aparelho de purificação de gás de escape para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle (10) é configurada para determinar o desempenho de purificação do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) com base em pelo menos uma dentre uma taxa de purificação de NOx do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4), uma quantidade de oclusão de NOx do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4), uma quantidade de oclusão de oxigênio do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4), e uma quantidade de produção de NH3 do catalisador de purificação de gás de escape (3,4).

4. Aparelho de purificação de gás de escape para o motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO por compreender adicionalmente um catalisador de NOx de redução catalítica seletiva (5) que é fornecido em um lado a jusante do catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) e que usa NH3 como um agente redutor.

5. Aparelho de purificação de gás de escape para o motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO por compreender adicionalmente: uma unidade de cálculo de coeficiente (10) que é configurada para calcular um coeficiente de distribuição com base em um estado de operação do motor de combustão interna (1), enquanto divide o catalisador de purificação de gás de escape (3) em uma pluralidade de partes em uma direção de fluxo do gás de escape e em uma direção radial, o coeficiente de distribuição estando correlacionado com uma quantidade do componente de enxofre ocluído por cada uma das partes; um desempenho de purificação de cada unidade de cálculo de parte (10) que é configurada para calcular o desempenho de purificação de cada uma das partes a partir do coeficiente de distribuição calculado pela unidade de cálculo de coeficiente; e uma unidade de cálculo de desempenho de purificação integral (10) que é configurada para calcular o desempenho de purificação de todo o catalisador de purificação de gás de escape (3, 4) a partir do desempenho de purificação de cada uma das partes calculada pelo desempenho de purificação de cada unidade de cálculo de parte.