DE102004052261A1 - Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

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Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, die in der Lage ist, eine Temperatur eines Katalysators davor zu bewahren, dadurch abzunehmen, dass der Verbrennungsmotor in einem Niederleistungsabgabezustand betrieben wird. In der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug, das in der Lage ist, unter Verwendung eines Elektromotors (32) als Leistungsquelle zu fahren, während ein Verbrennungsmotor (1) angehalten ist, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung in einem Katalysator (4, 40) vorgesehen ist, der in einem Abgaskanal (2) des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, ist eine Verbesserung dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren eine Katalysatortemperaturerhöhungseinrichtung (5) hat, um eine Temperatur des Katalysators (4, 40) anzuheben, und dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) an einem Zustand ankommt, bei dem eine Temperatur des Katalysators (4, 40) abnimmt, wenn es erforderlich ist, die Temperatur des Katalysators (4, 40) anzuheben, der Betrieb des Verbrennungsmotors (1) angehalten wird, und wenn das Fahrzeug fährt, der Elektromotor (32) als Leistungsquelle verwendet wird.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Es wurde eine Technologie zum Anordnen eines NOx-Speicherreduktionskatalysators (nachfolgend einfach als NOx-Katalysator bezeichnet) in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors und zum Speichern von im Abgas enthaltenem NOx im NOx-Katalysator vorgeschlagen.
  • Übrigens wird im NOx-Katalysator Schwefeloxid (SOx) gespeichert, das durch Verbrennen einer Schwefelkomponente erzeugt wird, welche in einem Kraftstoff enthalten ist, und zwar in dem gleichen Mechanismus, wie NOx darin gespeichert wird. SOx, welches gespeichert wurde, ist schwieriger zu lösen als NOx und wird in dem NOx-Katalysator angesammelt. Dies wird als Schwefelvergiftung (SOx-Vergiftung) bezeichnet. Die Schwefelvergiftung verursacht eine Verschlechterung der NOx-Reinigungsrate und es ist deshalb erforderlich, dass ein Vergiftungsaufbereitungsprozess zum Aufbereiten von der Schwefelvergiftung zu einer geeigneten Zeit ausgeführt wird. Dieser Vergiftungsaufbereitungsprozess wird auf eine solche Art und Weise durchgeführt, dass ein Abgas, dessen Sauerstoffkonzentration abnimmt, durch den NOx-Katalysator hindurchfährt, während der NOx-Katalysator auf eine hohe Temperatur eingestellt wird (z.B. ungefähr 600°C bis 650°C) (siehe z.B. Patentdokument 1).
  • Des Weiteren ist eine Technologie für ein Hybridfahrzeug bekannt, bei der, wenn die Temperatur des Katalysators in einem inaktiven Zustand ist, ein Motor daran gehindert wird angetrieben zu werden und der Verbrennungsmotor wird in einen Leerlauf geschaltet (siehe z.B. Patentdokument 2).
    Patentdokument 1
    Veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. 7-217474
    Patentdokument 2
    Veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. 10-288063
    Patentdokument 3
    Veröffentlichte Japanische Patenanmeldung Nr. 2001-241341
    Patentdokument 4
    Veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. 2000-186536
  • Übrigens wenn der Verbrennungsmotor mit einer niedrigen Leistungsabgabe betrieben wird, wird ein Abgas mit niedriger Temperatur vom Verbrennungsmotor ausgestoßen. Dann wird der Schwefelvergiftungsaufbereitungsprozess durchgeführt und wenn der Verbrennungsmotor mit einer niedrigen Leistungsabgabe betrieben wird wenn die Temperatur des Katalysators angehoben wird, strömt das Niedertemperaturabgas in den Katalysator, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur des Katalysators abnimmt. Mit dieser Abnahme muss die Temperatur des Katalysators erneut angehoben werden, was eine beachtliche Zeitspanne in Anspruch nimmt, bis die Aufbereitung von Schwefelvergiftung in einigen Fällen fertiggestellt ist.
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  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme entworfen wurde, eine Technologie bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Temperatur eines Katalysators in einer Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug davor zu bewahren durch Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Niederleistungsabgabezustand abzunehmen.
  • Um vorstehendes Problem zu verwirklichen verwendet die Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung die folgende Einrichtung.
  • Und zwar hat eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug, das in der Lage ist unter Verwendung eines Elektromotors als Leistungsquelle angetrieben zu werden während ein Verbrennungsmotor angehalten ist, die Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Katalysator, der in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, dabei ist eine Verbesserung dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung des Weiteren eine Katalysatortemperaturerhöhungseinrichtung zum Anheben einer Temperatur des Katalysators hat und dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors in einen Zustand verfällt, bei dem eine Temperatur des Katalysators abnimmt, wenn es erforderlich ist die Temperatur des Katalysators anzuheben, wird der Betrieb des Verbrennungsmotors angehalten und wenn das Fahrzeug fährt, wird der Elektromotor als Leistungsquelle verwendet.
  • Das bedeutendste Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass wenn eine Möglichkeit besteht, in der die Temperatur des Katalysators aufgrund einer niedrigen Temperatur des Abgases abnehmen kann, die Abnahme der Katalysatortemperatur unterdrückt wird, indem ein Einströmen von Niedertemperaturabgas in den Katalysator zurückgehalten wird, während der Verbrennungsmotor angehalten wird.
  • Und zwar im Falle, wenn sowohl eine Erhöhung der Temperatur des Katalysators als auch das Halten der Temperatur danach erforderlich ist, verringert sich die Temperatur des Katalysators, wenn der Katalysator das Einströmen des Niedertemperaturabgases empfängt. Diesbezüglich kann das Hybridfahrzeug durch den Elektromotor angetrieben werden, selbst wenn der Verbrennungsmotor angehalten wird. Wenn in solch einem Fall die Möglichkeit besteht, dass das Niedertemperaturabgas in den Katalysator strömen könnte, wird der Verbrennungsmotor angehalten und das Fahrzeug wird durch den Elektromotor angetrieben, wodurch die Abnahme der Temperatur des Katalysators unterbunden werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Fahrzeug zumindest in einem Niederleistungsabgabebereich des Fahrzeugs durch den Elektromotor angetrieben und wenn eine Temperatur des Katalysators durch die Katalysatortemperaturerhöhungseinrichtung angehoben wird, kann der Bereich zum Antreiben des Fahrzeugs mittels Elektromotor hin zu einer höheren Leistungsabgabeseite ausgedehnt werden als wenn die Temperatur nicht angehoben wird.
  • Das Hybridfahrzeug fährt in einer Art und Weise, in der der Elektromotor und der Verbrennungsmotor entsprechend einem Leistungsabgabezustand des Fahrzeugs umgeschaltet wird. Wenn beispielsweise die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors gleich oder kleiner als 5 kW wird, wird der Verbrennungsmotor angehalten und die Leistungsquelle wird zum Elektromotor umgeschaltet. Ein Fahrzeugleistungsabgabezustand für das Umschalten wird basierend auf einem Kraftstoffverbrauch, dem Fahrverhalten usw. bestimmt. Wenn dann erfindungsgemäß die Temperatur des Katalysators angehoben wird, wird der Fahrzeugleistungsabgabezustand zum Umschalten des Verbrennungsmotors und des Elektromotors auf eine viel größere Leistungsabgabeseite eingestellt. Erfindungsgemäß folgt, dass der Verbrennungsmotor in einem Zustand angehalten wird, bei dem die Temperatur des Abgases viel höher ist und die Temperatur des Katalysators vor der Abnahme bewahrt werden kann. Zu beachten ist, dass der Fahrzeugleistungsabgabezustand zum Umschalten des Verbrennungsmotors und des Elektromotors auch ein Fahrzeugleistungsabgabezustand zum Anhalten des Verbrennungsmotors sein kann. Des Weiteren die Leistungsabgabe des Fahrzeugs auch eine vom Fahrzeug geforderte Leistungsabgabe sein.
  • Erfindungsgemäß kann der Katalysator ein NOx-Speicherreduktionskatalysator sein und die Zeit, zu der die Temperatur des Katalysators angehoben wird kann der entsprechen, zu der der NOx-Speicherreduktionskatalysator von der Schwefelvergiftung aufbereitet wird.
  • Des Weiteren wird der Katalysator von einem Partikelfilter oder einem Katalysator getragen, der weiter stromaufwärts als der Partikelfilter vorgesehen ist und die Zeit, zu der die Temperatur des Katalysators ansteigt, kann der Zeit entsprechen, bei der durch den Partikelfilter gesammeltes Partikelmaterial oxidiert wird.
  • Wenn der NOx-Speicherreduktionskatalysator von der Schwefelvergiftung aufbereitet wird und wenn das Partikelmaterial, das durch den Partikelfilter gesammelt wurde, oxidiert und somit entfernt wird, wird die Temperatur des Katalysators angehoben. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Temperatur des Katalysators abnimmt, muss die Temperatur des Katalysators erneut angehoben werden, was eine beachtliche Zeitspanne in Anspruch nimmt bis die Aufbereitung von der Schwefelvergiftung und die Entfernung des Partikelmaterials fertiggestellt sind. Des Weiteren ist zusätzlich Energie zum Anheben der Temperatur des Katalysators erforderlich, was einen verschlechterten Kraftstoffverbrauch zur Folge haben kann. Diesbezüglich ist erfindungsgemäß möglich, die Temperaturabnahme eines Katalysators während des Schwefelvergiftungsaufbereitungsprozesses und während der Oxidation des Partikelmaterials zu unterdrücken und die Aufbereitung von der Schwefelvergiftung schnell fertigzustellen oder die Entfernung des Partikelmaterials abzuschließen.
  • In der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors kann die Temperatur des Katalysators von der Abnahme bewahrt werden, wenn die Notwendigkeit des Erhöhens der Temperatur des Katalysators aufkommt.
  • Die vorstehend und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden jenen, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen leichter ersichtlich.
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  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Hybridsystem und einen Aufbau eines Abgassystems eines Verbrennungsmotors in einem Beispiel veranschaulicht;
  • 2 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Drehzahl und dem erzeugten Drehmoment (Last) des Verbrennungsmotors und einem Stoppbereich des Verbrennungsmotors in einem Fall veranschaulicht, in dem die Schwefelvergiftungsaufbereitungssteuerung nicht durchgeführt wird;
  • 3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Drehzahl und dem erzeugten Drehmoment (Last) des Verbrennungsmotors und einem Stoppbereich des Verbrennungsmotors in einem Fall veranschaulicht, in dem die Schwefelvergiftungsaufbereitungssteuerung durchgeführt wird;
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf einer Verbrennungsmotorstoppzustandsänderungssteuerung gemäß dem Beispiel veranschaulicht.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Beispiel 1
  • 1 ist eine schematische Darstellung, welche ein Hybridsystem und einen Aufbau eines Abgassystems eines Verbrennungsmotors gemäß einem ersten Beispiel darstellt.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Hybridauto gebildet durch einen Verbrennungsmotor 1, einen Leistungsaufteilmechanismus 31, einen Elektromotor 32, einen Generator 33, einer Batterie 34, einem Umwandler 35, einer Achse 36, einer Drehzahluntersetzung (Untersetzungsgetriebe) 37 und fahrenden Rädern 38.
  • Der Leistungsaufteilmechanismus 31 teilt eine Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 zum Generator 33 und zur Achse 36 auf und verteilt diese. Der Leistungsaufteilmechanismus 31 hat auch eine Funktion des Übertragens einer Leistungsabgabe vom Elektromotor 32 zur Achse 36. Der Elektromotor 32 wird durch die Drehzahluntersetzung 37 mit einer Drehzahl proportional zu der der Achse 36 gedreht. Der Elektromotor 32 ist außerdem in der Lage die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 zu unterstützen wenn dies in einem Normalbetrieb erforderlich wird. Des Weiteren ist die Batterie 34 über den Umwandler 35 mit dem Elektromotor 32 und dem Generator 33 verbunden. Dann erzeugt der Generator 33 Elektrizität, indem er Leistung vom Verbrennungsmotor 1 erhält und lädt die Batterie 34 mit der Elektrizität.
  • In dem so aufgebauten Hybridsystem wird beim normalen Fahrbetrieb die Achse 36 durch die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 oder des Elektromotors 32 gedreht, wodurch die fahrenden Räder 38 angetrieben werden. Des Weiteren kann die Achse 36 auch durch Synthese der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 und der Leistungsabgabe des Elektromotors 32 gedreht werden, wodurch die fahrenden Räder 38 angetrieben werden können.
  • Beim Verzögern wird andererseits der Elektromotor 32 durch eine Drehkraft der fahrenden Räder 38 als Generator betrieben, wodurch elektrische Energie, in welche die kinetische Energie umgewandelt wird, auch in der Batterie 34 gesammelt (gespeichert) werden kann. Folglich wird die kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt, wenn das Fahrzeug verzögert wird und folglich wird die Verzögerung des Fahrzeugs unterstützt.
  • Als nächstes wird der Verbrennungsmotor 1 als Zylinderdirekteinspritzbenzinmotor klassifiziert, in dem ein Kraftstoff direkt in Zylinder eingespritzt wird. Dieser Verbrennungsmotor 1 ist ein Motor, der in der Lage ist, mit einer mageren Verbrennung betrieben zu werden.
  • Der Verbrennungsmotor 1 ist mit Kraftstoffeinspritzventilen 5 zum Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder versehen. Des Weiteren ist ein Abgaskanal 2, der mit einem Brennraum in Verbindung steht, mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden. Der Abgaskanal 2 steht auf der stromabwärtigen Seite mit der Atmosphärenluft in Verbindung.
  • Ein NOx-Speicherreduktionskatalysator 4 (der nachfolgend vereinfacht als NOx-Katalysator 4 bezeichnet wird) ist auf halbem Wege des Abgaskanals 2 vorgesehen.
  • Der NOx-Katalysator 4 hat die Funktion des Speicherns von im Abgas existierenden NOx, wenn eine Sauerstoffkonzentration des einströmenden Abgases hoch ist und des Verringerns des gespeicherten NOx wenn die Sauerstoffkonzentration des einströmenden Abgases verringert wird und wenn ein Reduktionsmittel existiert.
  • In dem NOx-Katalysator 4 wird außerdem ein in dem Kraftstoff enthaltener Schwefelbestandteil gespeichert. Dies wird als Schwefelvergiftung (SOx-Vergiftung) bezeichnet. Die Schwefelvergiftung verursacht eine Verringerung der Menge an NOx, welches eingeschlossen werden kann, mit dem Ergebnis, dass eine NOx-Reinigungsrate verringert wird. Es ist deshalb erforderlich, einen Vergiftungsaufbereitungsprozess zu bewirken, um den NOx-Katalysator 4 von der Schwefelvergiftung aufzubereiten. Dieser Vergiftungsaufbereitungsprozess wird auf eine Weise durchgeführt, welche den NOx-Katalysator 4 in einen Hochtemperaturzustand versetzt (z.B. ungefähr 600°C bis 650°C) und das Abgas mit einer verringerten Sauerstoffkonzentration durch den NOx-Katalysator 4 führt.
  • Beispielsweise wird eine Temperatur des Abgases durch die Verzögerungszeitsteuerung angehoben, wenn der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 5 eingespritzt wird, wodurch es der Temperatur des NOx-Katalysators 4 ermöglicht wird, anzusteigen. Ferner wird der Verbrennungsmotor 1 bei einem fetten Luft-Kraft-Verhältnis betrieben, wodurch das Abgas dessen Sauerstoffkonzentration verringert wurde, durch den NOx-Katalysator 4 passieren kann.
  • Ferner können als Verfahren zum Anheben der Temperatur des NOx-Katalysators 4 oder zum Verringerns der Sauerstoffkonzentration des Abgases beispielsweise Verfahren sein, wie beispielsweise das Ausführen einer Niedertemperaturverbrennung, in der eine EGR (Abgasrückführung) Gasquantität des rückzuführenden Gases über eine maximale Quantität von erzeugtem Ruß erhöht wird; Verändern der Zeitsteuerung des Einspritzens von Kraftstoff in die Zylinder und der Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen; Hinzufügen von Kraftstoff in das Abgas; Versorgen des NOx-Katalysators 4 mit Sekundärluft während der Verbrennungsmotor 1 bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, usw. Diese Verfahren können ebenfalls ausgeführt werden. Das heißt in dem Beispiel 1 können diese Verfahren als Katalysatortemperaturerhöhungsmaßnahmen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Eine ECU 6, die als elektronische Steuereinheit zum Steuern des Verbrennungsmotors 1 definiert ist, ist zusammen mit dem Verbrennungsmotor 1, der wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, bereitgestellt. Diese ECU 6 ist eine Einheit zum Steuern eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 entsprechend Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 und ansprechend auf die Anforderungen des Fahrers.
  • Außerdem ist über eine elektrische Verkabelung mit der ECU 6 folgendes verbunden: ein Gaspedaldivergenzsensor 7, der in der Lage ist ein elektrisches Signal entsprechend einem Pedalniederdrückbetrag auszugeben, mit der ein Fahrer auf ein Gaspedal drückt und in der Lage ist einen Zustand einer Fahrzeuglast zu erfassen, einem Kurbelpositionssensor 8 zum Erfassen der Anzahl an Umdrehungen des Verbrennungsmotors 1 und zusätzlich einer Vielzahl an Sensoren. Ausgabesignale von der Vielzahl an Sensoren die vorstehend beschrieben wurden, werden in die ECU 6 eingegeben.
  • Anderseits ist das Kraftstoffeinspritzventil 5 usw. über die elektrische Verkabelung mit der ECU 6 verbunden und kann dadurch von der ECU 6 gesteuert werden.
  • Des Weiteren sind in der ECU 6 zahlreiche verschiedene Bereiche von Anwendungsprogrammen und Steuerzuordnungen gespeichert.
  • Hierbei, wie vorstehend erklärt, wenn der NOx-Katalysator 4 von der Schwefelvergiftung aufbereitet wird, ist es erforderlich, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 4 hoch gehalten wird. Wenn die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 verringert wird aufgrund einer Verringerung der Leistungsabgabe, die von dem Fahrzeug bei der Aufbereitung von der Schwefelvergiftung gefordert wird, wird jedoch die Temperatur des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird, abgesenkt. Wenn des Weiteren dieses Abgas durch den NOx-Katalysator 4 hindurchfährt, hat dies zu Folge, dass die Temperatur des NOx-Katalysator 4 abnimmt. Wenn diesbezüglich der Verbrennungsmotor 1 angehalten wird und das Fahrzeug mittels des Elektromotors 32 fährt, führt das Abgas nicht durch den Abgaskanal 2 hindurch und deshalb passiert es nicht, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 4 durch das Abgas abgesenkt wird.
  • In solch einem Fall wird somit in dem Beispiel 1 wenn die Schwefelvergiftung aufbereitet wird, der Verbrennungsmotor 1 in einem Zustand angehalten, bei dem die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 viel höher gehalten wird, so dass die Temperaturverringerung des NOx-Katalysators 4, die für die Aufbereitung von der Schwefelvergiftung erforderlich ist, unterbunden werden kann und das Fahrzeug durch den Elektromotor 2 fortbewegt wird, während der Verbrennungsmotor 1 angehalten ist.
  • 2 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen der Drehzahl und dem erzeugten Drehmoment (Last) des Verbrennungsmotors und einen Stoppbereich des Verbrennungsmotors in einem Fall darstellt, in dem die Schwefelvergiftungsaufbereitungssteuerung nicht durchgeführt wird. Die Last des Verbrennungsmotors wird kleiner während das von dem Verbrennungsmotor 1 erzeugte Drehmoment kleiner wird. Des Weiteren wird die von dem Fahrzeug geforderte Leistungsabgabe kleiner während die Drehzahl oder die Last die Verbrennungsmotors kleiner wird, d.h. während die Achse der Abszisse oder Ordinate näher an die linke untere Ecke in 2 kommt. Während andererseits die von dem Fahrzeug geforderte Leistungsabgabe größer wird während die Drehzahl oder die Last des Verbrennungsmotors größer wird, d.h. während die Achse der Abszisse oder Ordinate sich der rechten oberen Ecke in 2 nähert.
  • Wenn sich hierbei die Drehzahl oder Last des Verbrennungsmotors 1 gemäß der Linienkennzeichnung mit Verbrennungsmotor-AUS von einer Hochdrehzahl/Hochlastseite verschiebt, d.h. auf eine Seite, auf der die Drehzahl oder Last verringert wird, verschiebt, wird der Verbrennungsmotor 1 angehalten. Zu beachten ist, dass der Verbrennungsmotor 1 auf der Seite entsprechend der Linienkennzeichnung mit Verbrennungsmotor-AUS ausgeschaltet bleibt und folglich die Drehzahl und das erzeugte Drehmoment (Last) tatsächlich zu 0 werden. Selbst wenn sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 gemäß der Linienkennzeichnung mit Verbrennungsmotor-AUS verschiebt, zeigt jedoch 2 das erzeugte Drehmoment und die Drehzahl basierend auf der Annahme, dass der Verbrennungsmotor 1 im nicht angehaltenen Zustand verblieben ist. Des Weiteren kann das erzeugte Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 mit der Fahrzeuglast ausgetauscht werden.
  • Während andererseits der Verbrennungsmotor 1 nicht gestartet wird, selbst wenn die von dem Fahrzeug geforderte Leistungsabgabe sich von der Niederdrehzahl/Niederlast-Seite zur Hochdrehzahl/Hochlast-Seite gemäß der mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichneten Linie verschiebt, sondern gestartet wird, wenn die Drehzahl oder Last auf eine Linie ansteigt, die durch Verbrennungsmotor-EiN gekennzeichnet ist. Schließlich leitet sich von einer Anforderung bezüglich des Fahrverhaltens usw. ab, dass der Verbrennungsmotor 1 in verschiedenen Betriebszuständen gestartet und angehalten wird.
  • Des Weiteren ist in einem Bereich mit höherer Drehzahl oder höherer Last als eine Grenzlinie der aufbereitbaren Schwefelvergiftung die Temperatur der Abgasströmung im NOx-Katalysator 4 hoch. Dieser Bereich ist ein Betriebsbereich (nachfolgend als Schwefelvergiftungsaufbereitungsbereich bezeichnet) in dem die Temperatur des NOx-Katalysators 4 auf eine Temperatur angehoben werden kann, die für die Aufbereitung von der Schwefelvergiftung erforderlich ist. Hierbei deutet die Grenzlinie der aufbereitbaren Schwefelvergiftung eine Linie mit gleicher Leistungsabgabe oder eine Abgastemperaturverteilung an.
  • Dann wird in 2 die Linie, die mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichnet ist, näher zu Niederdrehzahl/Niederlast-Seite gesetzt, als die Grenzlinie der aufbereitbaren Schwefelvergiftung. Wenn bei dieser Art der Einstellung die Schwefelvergiftungsaufbereitungssteuerung durchgeführt wird und wenn sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 näher an die Niederdrehzahl/Niederlastseite verschiebt als der Schwefelvergiftungsaufbereitungsbereich, folgt, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 4 abnimmt während das Abgas, welches eine niedrige Temperatur aufweist, durch den NOx-Katalysator 4 über einen Zeitraum hindurchfährt, bis der Verbrennungsmotor 1 angehalten wird, d.h. in dem Betriebsbereich zwischen der Grenzlinie der aufbereitbaren Schwefelvergiftung und der Linie, die mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichnet ist.
  • Diesbezüglich wird gemäß Beispiel 1 wenn die Aufbereitung von der Schwefelvergiftung durchgeführt wird, ein Stoppzustand (die Linie, die mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichnet ist) des Verbrennungsmotors 1 so eingestellt, dass die Linie, die mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichnet ist, innerhalb des Schwefelvergiftungsaufbereitungsbereichs liegt, d.h. die Linie, die mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichnet ist, existiert näher an der Hochdrehzahl/Hochlast-Seite (die Hochleistungsabgabeseite) als die Grenzlinie der aufbereitbaren Schwefelvergiftung.
  • Hierbei ist 3 ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Drehzahl und dem erzeugten Drehmoment (Last) des Verbrennungsmotors und dem Stoppbereich des Verbrennungsmotors in einem Fall darstellt, bei dem die Schwefelvergiftungsaufbereitungssteuerung durchgeführt wird. Wenn somit die Schwefelvergiftungsaufbereitungssteuerung durchgeführt wird, verschiebt sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 zur Niederdrehzahl/Niederlastseite (Niederleistungsabgabeseite) und infolgedessen kann der Verbrennungsmotor 1 angehalten werden, bevor das Abgas, welches die niedrige Temperatur aufweist, durch den NOx-Katalysator 4 hindurchfährt.
  • Als nächstes wird eine Steuerung zum Verändern eines Betriebszustandes zum Anhalten des Verbrennungsmotors 1 bei der Aufbereitung von der Schwefelvergiftung gemäß Beispiel 1 erklärt.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf einer Steuerung zum Verändern des Stoppzustands des Verbrennungsmotor gemäß Beispiel 1 darstellt.
  • In Schritt S101 wird beurteilt, ob ein Schwefelvergiftungsaufbereitungszustand des NOx-Katalysators 4 besteht oder nicht.
  • Dieser Zustand kann beispielsweise sein: Ob eine Quantität des SOx, das in dem NOx-Katalysator 4 gespeichert ist, eine spezifische Quantität übersteigt, usw. Die SOx-Speicherquantität kann hierbei von einem Kraftstoffverbrauch, einem Ausgabesignal von einem NOx-Sensor, einem Kilometerstand eines Fahrzeugs usw. erhalten werden. Das heißt in dem NOx-Katalysator 4 liegt die Vergiftung durch die im Kraftstoff enthaltene Schwefelkomponente vor. Daher wird der Kraftstoffverbrauch integriert und in der ECU 6 gespeichert und die SOx-Speicherquantität kann ebenso von diesem Kraftstoffverbrauch erhalten werden. Wenn des Weiteren die Schwefelvergiftung des NOx-Katalysators voranschreitet verschlechtert sich ein NOx-Einschlussvermögen des NOx-Katalysators 4 und folglich wird die Menge an NOx erhöht, welches durch den NOx-Katalysator 4 hin zur stromabwärtigen Seite hindurchströmt, ohne in dem NOx-Katalysator 4 gespeichert zu werden. Dementsprechend kann ein NOx-Sensor stromabwärts des NOx-Katalysators 4 vorgesehen werden und die SOx-Speicherquantität kann ebenfalls basierend auf einem Ausgabesignal dieses NOx-Sensors erhalten werden. Des Weiteren unter der Annahme, dass die SOx-Speicherquantität gemäß dem Kilometerstand des Fahrzeugs ansteigt, kann die SOx-Speicherquantität ebenso basierend auf dem Kilometerstand des Fahrzeugs erhalten werden.
  • Wenn Schritt S101 bestätigt wurde, fährt der Prozess zu Schritt S102 fort. Wohingegen wenn er als negativ beurteilt wurde, wird der Schwefelvergiftungsaufbereitungsprozess nicht ausgeführt und folglich wird dieser Ablauf fertiggestellt.
  • In Schritt S102 wird ein Stoppzustand des Verbrennungsmotors 1, d.h. ein Umschaltzustand zum Fahren des Fahrzeugs mittels des Elektromotors 32, zu einer Hochlast oder Hochdrehzahlseite verschoben, d.h. einer Hochleistungsabgabeseite.
  • Der Umschaltzustand bedeutet hierbei die Linie, die mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichnet ist, jedoch kann die Linie, die mit Verbrennungsmotor-EIN gekennzeichnet ist, ebenfalls zusammen zur Hochleistungsabgabeseite verschoben werden.
  • Somit ist es möglich die Temperatur des NOx-Katalysators 4 davor zu bewahren, abzunehmen, wenn der Verbrennungsmotor 1 im Niederleistungsabgabezustand betrieben wird. Wenn des Weiteren der Verbrennungsmotor 1 ein nächstes Mal gestartet wird, kann die Temperatur des NOx-Katalysators 4 schnell auf die Temperatur angehoben werden, die für den Schwefelvergiftungsaufbereitungsprozess erforderlich ist. Infolgedessen kann eine Zeitspanne, bis die Aufbereitung von der Schwefelvergiftung fertiggestellt ist, verringert werden und der Kraftstoffverbrauch kann verbessert werden.
  • Zu beachten ist, das andere Katalysatoren mit einer Oxidationsfunktion, wie beispielsweise einem Oxidationskatalysator und einem Dreiwegekatalysator als NOx-Katalysator 4 zur Verfügung stehen können.
  • Beispiel 2
  • Das Beispiel 1 hat eine Art und Weise des Unterbindens der Abnahme der Temperatur des NOx-Katalysators 4 unter dem Schwefelvergiftungsaufbereitungsprozess dieses NOx-Katalysators 4 beschrieben. Ein Beispiel 2 wird beispielhaft einen Fall darstellen, in dem ein Partikelfilter auf halben Wege des Abgaskanals 2 vorgesehen ist und eine Temperatur dieses Partikelfilters angehoben wird, um eine oxidative Entfernung des durch diesen Filter gesammelten Partikelmaterials zu bewirken. Die andern Konfigurationen sind die gleichen wie die des Beispiels 1 und folglich werden deren Erklärungen weggelassen. Hierbei wird angenommen, dass der NOx-Katalysator 4 von einem Partikelfilter 40 getragen wird.
  • Der Partikelfilter 40 (nachfolgend einfach als Filter 40 bezeichnet) ist in dem Abgaskanal in einem Verbrennungsmotor 1 vorgesehen, wobei das Partikelmaterial (nachfolgend mit PM abgekürzt), das in dem Abgas existiert, durch den Filter 40 gesammelt werden kann. Ferner ist eine bekannte Methode, die Temperatur des Filters 40 zu erhöhen, indem Kraftstoff zum Filter 40 zugeführt wird, wodurch die oxidative Entfernung des durch den Filter 40 gesammelten PM durchgeführt wird. Die Entfernung des PM, das so auf dem Filter gesammelt wird, wird als Regeneration des Filters 40 bezeichnet.
  • Hierbei kann ähnlich zu der Aufbereitung von der Schwefelvergiftung, die in Beispiel 1 erklärt wurde, die Temperatur des Filters 40 durch Zugabe von Kraftstoff in das Abgas usw. angehoben werden. Wenn bei dieser Gelegenheit der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 sich zu dem Niederdrehzahl/Niederlast (Niederleistungsabgabe)-Betriebsbereich verschiebt, strömt das Niedertemperaturabgas in den Filter 40, wodurch die Temperatur des Filters 40 abgesenkt wird.
  • Dann wird gemäß Beispiel 2 der Verbrennungsmotor 1 angehalten, bevor die Temperatur des Filters 40 abnimmt. Und das Fahrzeug wird in einer Art und Weise bewegt, bei der die Leistungsquelle des Fahrzeugs auf den Elektromotor 32 umgeschaltet wird.
  • In diesem Fall wird ein möglicher Regenerationsbereich des Filters mit dem Schwefelvergiftungsaufbereitungsbereich, der in Beispiel 1 erklärt wurde, ersetzt. Dieser mögliche, hier bezeichnete Regenerationsbereich des Filters repräsentiert einen Betriebsbereich, in dem das Abgas, welches in den Filter 40 strömt, eine hohe Temperatur aufweist und die Temperatur des Filters 40 auf eine Temperatur eingestellt werden kann, bei der die Filterregeneration erreicht werden kann. Dann wird die Linie, die mit Verbrennungsmotor-AUS gekennzeichnet ist, innerhalb dieses möglichen Regenerationsbereichs des Filters angeordnet.
  • Selbst wenn sich somit der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 zu einem Niederdrehzahl/Niederlast (Niederleistungsabgabe)-Bereich in der Mitte der Regeneration des Filters 40 verschiebt, kann die Temperatur des Filters 40 davor bewahrt werden, durch Anhalten des Verbrennungsmotors 1 abzunehmen. Dies ermöglicht eine Verringerung der Zeit, die zur Regeneration des Filters 40 erforderlich ist, wodurch verhindert werden kann, dass sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
  • Zu beachten ist, dass der NOx-Katalysator 4 durch den Filter 40 getragen wird, jedoch kann bei diesem Aufbau der NOx-Katalysator 4 mehr stromaufwärtig als der Filter 40 vorgesehen werden. Des Weiteren können andere Katalysatoren mit Oxidationsfunktion, wie beispielsweise einem Oxidationskatalysator und einem Dreiwegekatalysator als NOx-Katalysator 4 zur Verfügung stehen.
  • Während die Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, können jene, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb dem Rahmen der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden kann.
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, die in der Lage ist, eine Temperatur eines Katalysators davor zu bewahren, dadurch abzunehmen, dass der Verbrennungsmotor in einem Niederleistungsabgabezustand betrieben wird. In der Abgasreinigungsvorrichtung des Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug, das in der Lage ist unter Verwendung eines Elektromotors (32) als Leistungsquelle zu fahren während ein Verbrennungsmotor (1) angehalten ist, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung in einen Katalysator (4, 40) vorgesehen ist, der in einem Abgaskanal (2) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist, ist eine Verbesserung dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren eine Katalysatortemperaturerhöhungseinrichtung (5) hat, um eine Temperatur des Katalysators (4, 40) anzuheben und dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) an einem Zustand ankommt, bei dem eine Temperatur des Katalysators (4, 40) abnimmt, wenn es erforderlich ist die Temperatur des Katalysators (4, 40) anzuheben, der Betrieb des Verbrennungsmotors (1) angehalten wird und wenn das Fahrzeug fährt, der Elektromotor (32) als Leistungsquelle verwendet wird.

Claims (4)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeug, das in der Lage ist, unter Verwendung eines Elektromotors (32) als Leistungsquelle zu fahren, während ein Verbrennungsmotor (1) angehalten ist, dabei hat die Abgasreinigungsvorrichtung einen Katalysator (4, 40), der in einem Abgaskanal (2) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Katalysatortemperaturerhöhungseinrichtung (5) zum Anheben einer Temperatur des Katalysators (4, 40), wobei wenn ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) in einem Zustand verfällt, bei dem eine Temperatur des Katalysators (4, 40) abnimmt, wenn es erforderlich ist, die Temperatur des Katalysators (4, 40) anzuheben, der Betrieb des Verbrennungsmotors (1) angehalten wird und wenn das Fahrzeug fährt, der Elektromotor (32) als Leistungsquelle verwendet wird.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1, wobei das Hybridfahrzeug durch den Elektromotor (32) zumindest in einem Niederleistungsabgabebereich des Fahrzeugs angetrieben wird und wenn eine Temperatur des Katalysators (4, 40) durch die Katalysatortemperaturerhöhungseinrichtung (5) angehoben wird, der Bereich zum Antreiben des Fahrzeugs mittels des Elektromotors (32) hin zu einer Leistungsabgabeseite erweitert wird, die höher ist, als wenn die Temperatur nicht angehoben wird.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Katalysator (4, 40) ein NOx-Speicherreduktionskatalysator ist und die Zeit, zu der die Temperatur des Katalysators (4, 40) angehoben wird, der Zeit entspricht, zu der der NOx-Speicherreduktionskatalysator von einer Schwefelvergiftung aufbereitet wird.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1 oder 2 wobei der Katalysator (4, 40) ein Katalysator ist, der durch einen Partikelfilter oder einem Katalysator getragen wird, der weiter stromaufwärts als der Partikelfilter vorgesehen ist und die Zeit, zu der die Temperatur des Katalysators (4, 40) angehoben wird, der Zeit entspricht, zu der die Partikelmaterialien, die durch den Partikelfilter gesammelt wurden, oxidiert werden.
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