DE102005010036B4 - Abgasemissionssteuersystem und Abgasemissionssteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abgasemissionssteuersystem und Abgasemissionssteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Abgasemissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine, mit
einem in einem Abgaskanal (14) der Brennkraftmaschine (1) angeordneten NOx-Katalysator eines Absorptions- und Reduktionstyps und
einer Entgiftungseinrichtung (21), die einen SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer durch Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung des NOx-Katalysators durchführt,
wobei die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, die Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs zu beenden, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird,
die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, einen Vorgang zur Aufrechterhaltung einer Abgastemperatur und einer Katalysator-Trägertemperatur durchzuführen, bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in einem Temperaturbereich gehalten werden, der eine Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Katalysatorvergiftung ermöglicht,
die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur zu beenden, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Abgasemissionssteuerung bzw. -regelung für eine Brennkraftmaschine und bezieht sich insbesondere auf ein Abgasemissionssteuersystem, bei dem ein NOx-Katalysator des Absorptions-/Reduktionstyps Verwendung findet.
  • Im allgemeinen ist bei der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, und zwar insbesondere bei einem Dieselmotor, eine Abgasreinigung erforderlich, bei der außer Stickoxiden (NOx) auch im Abgas enthaltene Partikelstoffe wie Ruß entfernt werden. Entsprechend diesem Erfordernis ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnetes Partikelfilter (das nachstehend auch vereinfacht als ”Filter” bezeichnet ist) Verwendung findet, das einen NOx-Absorptions-/Reduktionskatalysator trägt (der nachstehend auch vereinfacht als ”NOx-Katalysator” bezeichnet wird).
  • Dieser NOx-Katalysator absorbiert das im Abgas enthaltene NOx bei einer hohen Sauerstoffkonzentration des einströmenden Abgases und gibt das absorbierte NOx bei einer Abnahme bzw. Verringerung der Sauerstoffkonzentration wieder ab. Das Filter wird von einem porösen Grundmaterial bzw. Körper mit einer Vielzahl von Poren gebildet und hält die im Abgas befindlichen Partikel während dessen Hindurchtreten durch diese Poren fest. Durch Anordnung eines solchen, den NOx-Katalysator tragenden Filters im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine können somit sowohl NOx als auch im Abgas enthaltene Partikelstoffe (Partikel) entfernt werden.
  • Mit steigender Menge der im Filter festgehaltenen Partikel verringert sich jedoch auch der Durchtrittsbereich des Abgases im Filter, was zu einem höheren Abgas-Strömungswiderstand führt. Wenn die im Filter festgehaltene Partikelmenge übermäßig ansteigt, hat dies eine Zunahme des Abgasgegendrucks zur Folge, wodurch sich wiederum die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine verringert. Die im Filter festgehaltenen Partikel müssen daher zu geeigneten Zeiten durch Oxidation entfernt werden.
  • Bekanntermaßen kann die Entfernung der im Filter festgehaltenen Partikel durch Oxidation erfolgen, indem die Filtertemperatur durch Abmagerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in das Filter strömenden Abgases auf einen Temperaturwert im Bereich von etwa 500°C bis 700°C angehoben wird. Dieser Vorgang wird von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) der Brennkraftmaschine mit einer geeigneten zeitlichen Steuerung automatisch durchgeführt.
  • Hierbei kann jedoch je nach den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine der Fall eintreten, dass dieser automatisch erfolgende Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation nicht zu einer angemessenen Beseitigung der festgehaltenen Partikel führt. In einem solchen Falle, bei dem die Partikel auch bei dem automatisch erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation nicht entfernt werden können, wird der Fahrer eines mit einer solchen Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs auf diesen Umstand aufmerksam gemacht, sodass er sodann durch Ausführung eines Schaltvorgangs im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine einen Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation herbeiführen kann.
  • Wenn schwefelhaltiger Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine verbrannt wird, wird der Schwefelanteil (S) unter Bildung von Schwefeloxiden (SOx) oxidiert, sodass das von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas SOx enthält. Beim Hindurchströmen dieses SOx enthaltenden Abgases durch den NOx-Katalysator wird dann das SOx von dem NOx-Katalysator in der gleichen Weise wie NOx absorbiert. Aus dem vom NOx-Katalysator absorbierten SOx kann jedoch im Laufe der Zeit ein sehr beständiges Bariumsulfat (BaSO4) entstehen. Lediglich durch Verringerung der Sauerstoffkonzentration des durch den NOx-Katalysator hindurchströmenden Abgases findet somit keine nennenswerte Aufspaltung und Abführung von SOx aus dem NOx-Katalysator statt, sondern das SOx sammelt sich ebenfalls in dem NOx-Katalysator an.
  • Mit steigender Menge des in dem NOx-Katalysator gespeicherten SOx verschlechtert sich jedoch auch dessen NOx-Absorptionsvermögen, sodass das im Abgas enthaltene NOx nicht mehr vollständig entfernt werden kann, was als sogenannte SOx-Vergiftung bezeichnet wird. Wenn somit ein NOx-Katalysator im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine Verwendung findet, muss eine solche SOx-Vergiftung beseitigt werden, bevor eine übermäßige Verringerung des NOx-Absorptionsvermögens des NOx-Katalysators eingetreten ist.
  • Die SOx-Belastung eines NOx-Katalysators kann beseitigt werden, indem die atmosphärische Umgebungstemperatur des NOx-Katalysators auf einen Temperaturwert im Bereich von etwa 500°C bis 700°C erhöht und auf der stromaufwärtigen Seite des NOx-Katalysators dem Abgas zur Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Kraftstoff als Reduktionsmittel zugeführt wird. Auf diese Weise kann das SOx freigegeben und reduziert werden.
  • Wenn ein Filter mit aufgebrachtem NOx-Katalysator im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine Verwendung findet, müssen somit einerseits die im Filter festgehaltenen Partikel beseitigt und andererseits eine SOx-Vergiftung des NOx-Katalysators verhindert werden. Wie vorstehend beschrieben, muss hierbei zur Entfernung der im Filter angesammelten Partikel und Beseitigung der SOx-Belastung die Filtertemperatur auf einen hohen Temperaturwert von 500°C oder mehr angehoben werden. Dies kann wiederum die angestrebte Kraftstoffeinsparung auf Grund des zur Anhebung der Filtertemperatur erforderlichen Energieverbrauchs beeinträchtigen.
  • Aus der JP-A-6-272 541 ist ein Verfahren zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs bekannt, bei dem eine SOx-Desulfatisierung (Entschwefelung) nach der Entfernung von Partikeln durch Oxidation stattfindet, indem die bei der Entfernung der Partikel im Filter durch Oxidation erzeugte Wärme auch zur SOx-Desulfatisierung Verwendung findet. Weitere diesbezügliche Druckschriften sind nachstehend aufgeführt:
    • JP-A-2002-155 724 ,
    • JP-A-2003-166 415 und
    • JP-A-10-77 826 .
  • Wenn diese SOx-Desulfatisierung nach der Entfernung der Partikel durch Oxidation in der vorstehend beschriebenen Weise in einem normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, bei dem die Durchflussrate des Abgases während der SOx-Desulfatisierung relativ gering ist, erfolgt die Reduktion des SOx im NOx-Katalysator derart, dass die für die SOx-Desulfatisierung erforderliche Temperatur aufrecht erhalten werden kann. In diesem Betriebszustand findet jedoch eine Abkühlung des vorderen Bereichs des NOx-Katalysators statt, der als Einlass für den Eintritt des Abgases dient, sodass die sich hierdurch ergebende Katalysatorträgertemperatur (Monolithtemperatur) von dem Temperaturbereich abweichen kann, in dem eine SOx-Desulfatisierung durchführbar ist.
  • Wenn jedoch während des SOx-Desulfatisierungsvorgangs die Temperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases abnimmt, kann keine vollständige Verdampfung des dem Abgas zugeführten Kraftstoffes mehr erfolgen, sodass sich der unverdampfte Kraftstoff im Abgaskanal niederschlagen oder kondensathaltiger weißer Rauch abgegeben werden kann.
  • Dieses Problem kann auftreten, wenn der Fahrer eines mit einer solchen Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs den Leerlaufzustand herstellt und einen Schalter zur Einleitung des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs und anschließenden Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs betätigt, um auf diese Weise den SOx-Desulfatisierungsvorgang im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine durchzuführen.
  • In der DE 100 23 439 A1 ist ein Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden und Rußpartikeln aus dem mageren Abgas eines Verbrennungsmotors, welches auch geringe Konzentrationen an Schwefeloxiden enthält, beschrieben. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrom über einen Stickoxid-Speicherkatalysator und ein Partikelfilter geleitet wird, wobei Stickoxide und Schwefeloxide und Schwefeldioxide vom Speicherkatalysator unter mageren Abgasbedingungen adsorbiert und die Rußpartikel auf dem Partikelfilter abgeschieden werden und dass der Speicherkatalysator in einem ersten Zyklus periodisch durch Anfetten des Abgases denitiriert wird und Regeneration des Partikelfilters sowie Desulfatisierung des Stickoxid-Speicherkatalysators in einem zweiten Zyklus vorgenommen werden, indem die Temperatur des mageren Abgases auf einen Wert erhöht wird, bei dem der Rußabbrand auf dem Partikelfilter gezündet und danach der Speicherkatalysator durch Anfetten des Abgases desulfatisiert werden können.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Abgasemissionssteuersystem und ein verbessertes Abgasemissionssteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine anzugeben, mit deren Hilfe die Trägertemperatur eines NOx-Katalysators bei einem SOx-Desulfatisierungsvorgang in einem Temperaturbereich gehalten werden kann, der die Beseitigung einer SOx-Vergiftung auch im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln gelöst.
  • Bei einem Abgasemissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, mit einem in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Katalysator eines Absorptions- und Reduktionstyps und einer Entgiftungseinrichtung, die einen SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer durch Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung des NOx-Katalysators durchführt, beendet die Entgiftungseinrichtung die Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, führt einen Vorgang zur Aufrechterhaltung einer Abgastemperatur und einer Katalysator-Trägertemperatur durch, bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in einem Temperaturbereich gehalten werden, der eine Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Katalysatorvergiftung ermöglicht, und beendet den Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur und nimmt den SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder auf, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur auf eine über der ersten vorgegebenen Temperatur liegende zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist.
  • Der SOx-Desulfatisierungsvorgang(-Entgiftungsvorgang) wird durchgeführt, indem die atmosphärische Umgebungstemperatur des NOx-Katalysators auf einen hohen Temperaturwert im Bereich von etwa 500°C bis 700°C angehoben wird, in dem die durch Schwefeloxide verursachte Belastung (Vergiftung) beseitigt wird, und indem des Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases durch stromauf des NOx-Katalysators erfolgende Zuführung von Kraftstoff als Reduktionsmittel angereichert wird. Auf diese Weise kann das SOx freigegeben und reduziert werden.
  • Wenn dieser SOx-Desulfatisierungsvorgang jedoch im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine stattfindet, verringert sich die Temperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases. Die Temperatur im vorderen Bereich des NOx-Katalysators, d. h., die Temperatur auf der stromaufwärtigen Seite des Durchflussweges des einströmenden Abgases, kann daher von dem eine Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung ermöglichenden Temperaturbereich abweichen, sodass die SOx-Belastung im vorderen Bereich des NOx-Katalysators auch bei Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs nicht beseitigt werden kann. Bei einer niedrigen Temperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases kann außerdem keine vollständige Verdampfung des dem Abgas zugeführten Kraftstoffes erfolgen, sodass der unverdampfte Kraftstoff sich im Abgaskanal niederschlagen oder kondensathaltiger weißer Rauch abgegeben werden kann.
  • Wenn somit bei dem Abgasemissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine der vorliegenden Ausgestaltung die Temperatur des bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang in den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich oder kleiner als die erste vorgegebene Temperatur ist, wird der SOx-Desulfatisierungsvorgang unterbrochen bzw. beendet und der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Trägertemperatur (Einbettungstemperatur) des NOx-Katalysators ausgeführt. Hierdurch lässt sich verhindern, dass die Trägertemperatur, d. h., die Temperatur des Katalysatorbettes, im vorderen Bereich des NOx-Katalysators aus dem Temperaturbereich herausfällt, der eine Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Belastung ermöglicht. Mit Hilfe des Abgasemissionssteuersystems kann außerdem verhindert werden, dass sich der hinzugefügte Kraftstoff im Abgaskanal niederschlägt und sich kondensathaltiger weißer Rauch bildet.
  • Der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur wird durch Verzögerung der Haupteinspritzsteuerung der Brennkraftmaschine oder durch eine nach der Haupteinspritzung erfolgende Kraftstoffeinspritzung in Form einer Nacheinspritzung durchgeführt, um durch die Nacheinspritzung die Temperatur des durch den NOx-Katalysator strömenden Abgases zu erhöhen und die unverbrannten Kraftstoffanteile in den NOx-Katalysator zu leiten, d. h., um dem Abgas Kraftstoff zur Herbeiführung einer Oxidationsreaktion hinzuzufügen. Auf diese Weise kann die Trägertemperatur des NOx-Katalysators, d. h., die Temperatur des Katalysatorbettes, in einem Temperaturbereich gehalten werden, der die Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Belastung ermöglicht.
  • Wenn die Temperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und sein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einen fetten bzw. angereicherten Zustand versetzt wird, wird zwar eine große Schwefeloxidmenge bei der erhöhten Abgastemperatur freigegeben und reduziert, was jedoch zu einer übermäßig hohen Trägertemperatur des NOx-Katalysators führt. Bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur wird daher vorzugsweise ein Magerzustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases eingeregelt. Die erste vorgegebene Temperatur wird somit relativ höher als eine untere Grenztemperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases festgelegt, bei der die Temperatur im vorderen Bereich des NOx-Katalysators bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang von dem Temperaturbereich abweicht, der eine Beseitigung der auf Schwefeloxiden beruhenden Belastung ermöglicht.
  • Wenn die Temperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur auf eine zweite vorgegebene Temperatur ansteigt oder größer wird, wird dieser Vorgang unterbrochen bzw. beendet und der SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder aufgenommen. Die zweite vorgegebene Temperatur ist auf einen Temperaturwert festgelegt, bei dem auch bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur eine Temperatur nicht überschritten wird, bei der eine thermische Schädigung von der Trägertemperatur des NOx-Katalysators hervorgerufen wird. Hierbei kann die zweite vorgegebene Temperatur der ersten vorgegebenen Temperatur entsprechen.
  • Wenn bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang die Temperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases auf die erste vorgegebene Temperatur abfällt oder niedriger wird, wird dieser SOx-Desulfatisierungsvorgang unterbrochen und der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur ausgeführt. Hierbei kann der SOx-Desulfatisierungsvorgang vor Beendigung der Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Belastung des NOx-Katalysators unterbrochen werden. Wenn dann die Temperatur des in den NOx-Katalysators strömenden Abgases wieder die zweite vorgegebene Temperatur erreicht oder übersteigt, wird der SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder aufgenommen, sodass bei der Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Belastung des NOx-Katalysators eine höhere Kraftstoffeinsparung erzielt wird.
  • Wenn die Temperatur des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei einem wiederaufgenommenen SOx-Desulfatisierungsvorgang auf die erste vorgegebene Temperatur abfällt oder niedriger wird, wird vorzugsweise dieser SOx-Desulfatisierungsvorgang unterbrochen bzw. beendet und sodann der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur durchgeführt. Der SOx-Desulfatisierungsvorgang und der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur werden somit wiederholt ausgeführt, um ein Herausfallen der Abgastemperatur aus dem Temperaturbereich zu verhindern, der die Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung ermöglicht, und um eine vollständige Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Belastung des NOx-Katalysators mit höherer Kraftstoffeinsparung (geringerem Kraftstoffverbrauch) zu gewährleisten.
  • Der NOx-Katalysator ist auf ein Partikelfilter aufgebracht und die Entgiftungseinrichtung führt einen Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation zur Entfernung von im Partikelfilter angesammelten Partikelstoffen und danach sequentiell den SOx-Desulfatisierungsvorgang durch.
  • Der Partikel-Entfernungsvorgang wird durchgeführt, indem die Filtertemperatur auf einen hohen Temperaturwert im Bereich von etwa 500°C bis 700°C angehoben und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in das Filter strömenden Abgases in einen Magerzustand versetzt werden, sodass die im Filter festgehaltenen Partikel durch Oxidation entfernt werden. Da die bei dem durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgang erzeugte Energie auch zur anschließenden Durchführung des auf den durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgang folgenden SOx-Desulfatisierungsvorgangs verwendet werden kann, lässt sich die durch die Schwefeloxide verursachte Vergiftung bzw. Belastung des NOx-Katalysators mit höherer Kraftstoffeinsparung (geringerem Kraftstoffverbrauch) beseitigen.
  • Bei dem Abgasemissionssteuersystem wird somit die Trägertemperatur des NOx-Katalysators auf einer Temperatur gehalten, die die Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Vergiftung ermöglicht. Die Temperatur des den vorstehend beschriebenen NOx-Katalysator tragenden Filters wird somit auf einer Temperatur gehalten, die auch die Entfernung der im Filter festgehaltenen Partikel ermöglicht. Da sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Katalysator bzw. das Filter strömenden Abgases in einem Magerzustand befindet, können die im Filter festgehaltenen Partikel bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur durch Oxidation entfernt werden. Wenn der SOx-Desulfatisierungsvorgang und der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator- Trägertemperatur in einem Zustand durchgeführt werden, bei dem eine große Partikelmenge im Filter festgehalten wird, können die Temperaturen des Filters und des darauf aufgebrachten NOx-Katalysators auf Grund der Partikel-Oxidationsreaktion auf übermäßig hohe Temperaturwerte ansteigen. Im vorstehend beschriebenen Falle wird jedoch der SOx-Desulfatisierungsvorgang nach dem durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgang und damit in einem Zustand durchgeführt, bei dem sich im Filter keine große Partikelmenge angesammelt hat, sodass ein übermäßiger Temperaturanstieg des Filters und des darauf aufgebrachten NOx-Katalysators vermieden wird.
  • Eine Anforderungseinrichtung zur Erzeugung einer Anforderung für die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation ist vorgesehen, und die Entgiftungseinrichtung beginnt den Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation in Abhängigkeit von einer von der Anforderungseinrichtung im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abgegebenen Anforderung.
  • Das Abgasemissionssteuersystem ermöglicht dem Fahrer eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs die Betätigung eines im Kraftfahrzeug angeordneten Schalters zur Anforderung der Durchführung des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs. Vorzugsweise kann der durch Oxidation erfolgende Partikel-Entfernungsvorgang in Abhängigkeit von einer durch Betätigung des Schalters vom Fahrer erfolgenden Anforderung eingeleitet werden. Dies ermöglicht dem Fahrer die Einleitung des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs, wenn er dies für erforderlich hält.
  • Alternativ ist eine Anforderungseinrichtung zur Erzeugung einer Anforderung für die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation vorgesehen, und die Entgiftungseinrichtung beginnt automatisch den Partikel- Entfernungsvorgang durch Oxidation, wenn die im Partikelfilter angesammelte Menge an Partikelstoffen gleich einer ersten vorgegebenen Menge oder größer ist, beendet den durch Oxidation erfolgenden Partikel Entfernungsvorgang, wenn die im Partikelfilter angesammelte Menge an Partikelstoffen innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Beginn des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation nicht gleich oder kleiner als eine zweite vorgegebene Menge geworden ist, die kleiner als die erste vorgegebene Menge ist, und nimmt sodann den Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation in Abhängigkeit von einer von der Anforderungseinrichtung im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abgegebenen Anforderung wieder auf.
  • Die erste vorgegebene Menge ist auf einen geringfügig kleineren Wert als ein Schwellenwert festgelegt, bei dem die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine auf Grund eines von einer Verstopfung des Filters herrührenden Anstiegs des Abgasgegendrucks abnimmt. Die zweite vorgegebene Menge ist kleiner als die erste vorgegebene Menge. Vorzugsweise wird die zweite vorgegebene Menge hierbei auf den Wert Null eingestellt, jedoch kann sie auch auf einen geringfügig über Null liegenden Wert eingestellt werden, solange dies keine Verringerung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine zur Folge hat.
  • Es kann nämlich der Fall eintreten, dass sich der automatische Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation nicht in geeigneter Weise durchführen lässt. So kann z. B. die nach einer vorgegebenen Zeitdauer seit dem Beginn des Vorgangs im Filter weiterhin vorhandene Partikelmenge je nach dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine noch nicht einen Wert erreicht haben, der der zweiten vorgegebenen Menge entspricht oder kleiner ist. In diesem Falle kann die vom Filter noch festgehaltene Partikelmenge den Schwellenwert überschreiten, was eine verringerte Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine zur Folge hat.
  • Wenn bei dem erfindungsgemäßen Abgasemissionssteuersystem die nach einer vorgegebenen Zeitdauer seit der automatischen Einleitung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation im Filter weiterhin vorhandene Partikelmenge noch nicht einen Wert erreicht hat, der gleich der zweiten vorgegebenen Menge oder kleiner ist (die wiederum kleiner als die erste vorgegebene Menge ist), wird der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation beendet. Auf diese Weise kann eine unnötige Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs und damit ein höherer Kraftstoffverbrauch vermieden werden. Der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation kann dann durch eine Anforderung zur Ausführung des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine wieder aufgenommen werden. Dies ermöglicht eine vollständige Entfernung der im Filter angesammelten Partikel durch Oxidation, wodurch eine Abnahme der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine auf Grund einer Filterverstopfung verhindert wird.
  • Vorzugsweise beendet nach einer in Abhängigkeit von einer von der Anforderungseinrichtung abgegebenen Anforderung erfolgten Einleitung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation die Entgiftungseinrichtung den durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgang zu einem Zeitpunkt, bei dem die im Partikelfilter angesammelte Menge an Partikelstoffen gleich oder kleiner als eine dritte vorgegebene Menge geworden ist, die größer als die zweite vorgegebene Menge ist, und leitet sodann den SOx-Desulfatisierungsvorgang ein.
  • Wenn nämlich der SOx-Desulfatisierungsvorgang und der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur in einem Zustand ausgeführt werden, bei dem in der vorstehend beschriebenen Weise eine große Partikelmenge im Filter festgehalten wird, kann dies zu einem übermäßigen Anstieg der Temperaturen des Filters und des NOx-Katalysators führen. Wenn dagegen im Filter nur eine geringe Partikelmenge vorhanden ist, besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit für einen übermäßigen Temperaturanstieg. Ferner treten im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine kaum Änderungen oder Schwankungen der Abgastemperatur auf. Die im Filter festgehaltene Partikelmenge wird somit vorher auf einen dritten vorgegebenen Wert derart festgelegt, dass auch bei Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs und des Vorgangs zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine kein zu einem Schmelzen des Filters oder einer thermischen Schädigung des NOx-Katalysators führender übermäßiger Anstieg der Temperaturen des Filters und des darauf befindlichen NOx-Katalysators erfolgt.
  • Der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation wird beendet, wenn nach Ausführung des in Abhängigkeit von einer Anforderung durchgeführten Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation die im Filter festgehaltene Partikelmenge gleich der dritten vorgegebenen Menge oder kleiner wird. Hierdurch können der durch Oxidation erfolgende Partikel-Entfernungsvorgang für eine kurze Zeitdauer beendet und die noch festgehaltenen Partikel sodann durch Oxidation bei dem anschließend durchzuführenden Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur entfernt werden. Auf diese Weise kann ein von der Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation und des SOx-Desulfatisierungsvorgangs verursachter Anstieg des Kraftstoffverbrauchs verhindert werden.
  • Vorzugsweise weist das über den NOx-Katalysator bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf.
  • Vorzugsweise weist das bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang intermittierend über den NOx-Katalysator strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf.
  • Bei einem Abgasemissionssteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausgestaltung mit einem in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Katalysator eines Absorptions- und Reduktionstyps, bei dem ein SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer durch Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung des NOx-Katalysators durchgeführt wird, werden die Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs beendet, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, ein Vorgang zur Aufrechterhaltung einer Abgastemperatur und einer Katalysator-Trägertemperatur durchgeführt, bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in einem Temperaturbereich gehalten werden, der eine Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Katalysatorvergiftung ermöglicht, und der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur beendet und der SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder aufgenommen, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur auf eine über der ersten vorgegebenen Temperatur liegende zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Abgasemissionssteuersystem und Abgasemissionssteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine kann somit die Trägertemperatur des NOx-Katalysators, d. h., die Temperatur des Katalysatorbettes, in einem Temperaturbereich gehalten werden, der die Beseitigung der SOx-Vergiftung des NOx-Katalysators ermöglicht, wodurch eine zuverlässige Beseitigung der Belastung des NOx-Katalysators gewährleistet ist.
  • Hierdurch kann verhindert werden, dass sich Kraftstoff im Abgaskanal niederschlägt oder kondensathaltiger weißer Rauch erzeugt wird, was eine Folge von abnehmenden Temperaturen des bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang in den NOx-Katalysator strömenden Abgases ist. Ferner kann auf diese Weise ein durch die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation und des SOx-Desulfatisierungsvorgangs hervorgerufener höherer Kraftstoffverbrauch verhindert werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Bauelemente bezeichnen. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Ausführungsbeispiels des Abgasemissionssteuersystems sowie einer Brennkraftmaschine, bei der das Abgasemissionssteuersystem Verwendung findet,
  • 2 Kennlinien, die jeweils die SOx-Belastungsmenge (SOx-Vergiftungsmenge), die festgehaltene bzw. angesammelte Partikelmenge, die NOx-Katalysatorbetttemperatur (NOx-Katalysator-Trägertemperatur) sowie die Temperatur des in das Filter strömenden Abgases veranschaulichen,
  • 3A einen ersten Abschnitt eines Ablaufdiagramms, das die Ablaufsteuerung einer SOx-Desulfatisierung (SOx-Entschwefelung) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, und
  • 3B einen zweiten Abschnitt des Ablaufdiagramms, das die Ablaufsteuerung der SOx-Desulfatisierung bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
  • In Verbindung mit der nachstehend erfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sei darauf hingewiesen, dass Abmessungen, Material, Formgebung und relative Position jeweiliger Bauelemente dieses Ausführungsbeispiels im Rahmen der Erfindung beliebig festgelegt werden können, wenn dies nicht in anderer Weise vorgegeben ist.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Brennkraftmaschine, bei der ein Abgasemissionssteuersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung Verwendung findet, sowie den Aufbau eines zugehörigen Ansaug/Abgassystems.
  • Die in 1 veranschaulichte Brennkraftmaschine 1 stellt einen wassergekühlten Viertakt-Dieselmotor mit vier Zylindern 2 und Kraftstoffeinspritzventilen 3 dar, über die der Kraftstoff direkt in die jeweiligen Brennräume der Zylinder 2 eingespritzt wird. Die jeweiligen Kraftstoffeinspritzventile 3 sind mit einer ein Speichervolumen bildenden gemeinsamen Verteilerleiste 4 (Common rail 4) verbunden, die wiederum über eine Kraftstoffzuführungsleitung 5 mit einer Kraftstoffpumpe 6 in Verbindung steht.
  • Die Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Ansaugkanal 7, mit dem ein Luftfiltergehäuse 8 verbunden ist. Stromab des Luftfiltergehäuses 8 ist in dem Ansaugkanal 7 ein Luftdurchflussmesser 9 zur Abgabe eines elektrischen Signals angeordnet, das der durch den Ansaugkanal 7 hindurchtretenden Ansaugluftmasse entspricht.
  • Der Ansaugkanal 7 weist stromab des Luftdurchflussmessers 9 ein Verdichtergehäuse 10a auf, in dem ein Aufladegerät bzw. Lader 10 angeordnet ist. Weiterhin ist der Ansaugkanal 7 stromab des Verdichtergehäuses 10a mit einem Ladeluftkühler 11 versehen. Stromab des Ladeluftkühlers 11 ist in dem Ansaugkanal 7 eine Ansaugdrosselklappe 12 angeordnet, über die die Durchflussrate der durch den Ansaugkanal 7 hindurch strömenden Ansaugluft eingestellt wird. Zu diesem Zweck ist die Ansaugdrosselklappe 12 mit einem Ansaugdrosselstellglied 13 versehen.
  • Die Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Abgaskanal 14, mit dem stromabseitig ein (nicht dargestellter) Schalldämpfer verbunden ist. In der Mitte des Abgaskanals 14 ist ein Turbinengehäuse 10b vorgesehen, in dem der Lader 10 angeordnet ist. Stromab des Turbinengehäuses 10b ist in dem Abgaskanal 14 ein Partikelfilter 15 angeordnet, das einen NOx-Katalysator des Absorptions-/Reduktionstyps trägt (der nachstehend als ”NOx-Katalysator” bezeichnet ist). Ferner sind in dem Abgaskanal 14 stromab des Partikelfilters 15 ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Sensor 16, der ein dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des durch den Abgaskanal 14 strömenden Abgases entsprechendes elektrisches Signal abgibt, sowie ein Abgastemperatursensor 17 angeordnet, der ein der Temperatur des durch den Abgaskanal 14 strömenden Abgases entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Darüber hinaus ist in dem Abgaskanal 14 ein Differenzdrucksensor 18 angeordnet, der ein der Differenz zwischen dem Druck auf der stromaufwärtigen Seite des Partikelfilters 15 und dem Druck auf der stromabwärtigen Seite des Partikelfilters 15 im Abgaskanal entsprechendes elektrisches Signal abgibt.
  • In einem Auslasskanal des ersten Zylinders der Brennkraftmaschine 1 ist ein Kraftstoffzuführungsventil 19 angeordnet, das dazu dient, dem durch den Auslasskanal strömenden Abgas Kraftstoff als Reduktionsmittel hinzuzufügen. Das Kraftstoffzuführungsventil 19 ist hierbei über eine Kraftstoffleitung 20 mit der Kraftstoffpumpe 6 verbunden.
  • Die in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaute Brennkraftmaschine 1 umfasst eine elektronische Steuereinheit (ECU) 21 zur Steuerung des Betriebs der Brennkraftmaschine 1. Die elektronische Steuereinheit ECU 21 umfasst hierbei eine Zentraleinheit, einen Festspeicher, einen Direktzugriffsspeicher, einen Sicherungs-Direktzugriffsspeicher und dergleichen und ist als Arithmetik-Logikschaltung ausgestaltet.
  • Die elektronische Steuereinheit ECU 21 ist hierbei über entsprechende elektrische Leitungsverbindungen mit dem vorstehend beschriebenen Luftdurchflussmesser 9, dem Luft-Kraftstoffverhältnis-Sensor 16, dem Abgastemperatursensor 17, dem Differenzdrucksensor 18 und mit verschiedenen weiteren Sensoren verbunden, wie z. B. mit einem Kurbelwinkelsensor 22 und einem Wassertemperatursensor 23, die in der Brennkraftmaschine 1 angeordnet sind, sowie mit einem (nicht dargestellten) Fahrpedal-Stellungssensor (Pedalwertgeber), der im Fahrzeuginneren des mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die von diesen Sensoren abgegebenen Ausgangssignale werden der elektronischen Steuereinheit ECU 21 zugeführt. Die elektronische Steuereinheit ECU 21 ist außerdem mit einem Schalter 24 verbunden, der in der Nähe eines Fahrersitzes des mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs angeordnet ist und zur Einleitung eines nachstehend noch näher beschriebenen manuellen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation betätigt wird. Der Schalter 24 kann hierbei als mechanischer EIN/AUS-Schalter ausgestaltet sein. Alternativ kann eine Anzeige auf einem in der Nähe des Fahrersitzes angeordneten Sichtgerät eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs erfolgen. Der elektronischen Steuereinheit ECU 21 wird hierbei ein der Betätigung des Schalters durch den Fahrer entsprechendes Eingangssignal zugeführt.
  • Weiterhin ist die elektronische Steuereinheit ECU 21 über elektrische Leitungsverbindungen mit den Kraftstoffeinspritzventilen 3, dem Ansaugdrosselstellglied 13, dem Kraftstoffzuführungsventil 19 und dergleichen zu deren Steuerung verbunden.
  • Die elektronische Steuereinheit ECU 21 führt in vorgegebenen Zeitintervallen ein Basissteuerprogramm zum Einlesen der von den jeweiligen Sensoren abgegebenen Signale und Berechnung der Motordrehzahl, der Kraftstoffeinspritzmenge, der zeitlichen Kraftstoffeinspritzsteuerung und dergleichen durch. Die von der elektronischen Steuereinheit ECU 21 eingelesenen oder berechneten Steuerwerte werden hierbei im Direktzugriffsspeicher (RAM) der elektronischen Steuereinheit ECU 21 vorübergehend zwischengespeichert.
  • Weiterhin führt die elektronische Steuereinheit ECU 21 einen Unterbrechungssteuerablauf aus, der durch Eingabe der Signale von verschiedenen Sensoren oder Schaltern, dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer oder der Eingabe eines Impulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 22 ausgelöst wird, um die verschiedenen Steuerwerte aus dem Direktzugriffsspeicher auszulesen, auf deren Basis die Kraftstoffeinspritzventile 3 und dergleichen gesteuert werden.
  • Mit zunehmender Ansammlung von Partikeln im Filter 15 verringert sich der Durchtrittsbereich des Abgases im Filter, was zu einem erhöhten Abgas-Strömungswiderstand führt. Wenn die im Filter 15 festgehaltene Partikelmenge übermäßig ansteigt, hat dies einen Anstieg des Abgasgegendrucks zur Folge, wodurch sich wiederum die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine verringert. Es ist somit erforderlich, zu geeigneten Zeiten einen Filter-Regenerierungsvorgang durchzuführen, um die im Filter festgehaltenen Partikel durch Oxidation zu entfernen. Die elektronische Steuereinheit ECU 21 dient daher zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation.
  • Zur Entfernung der im Filter 15 festgehaltenen Partikel beginnt die elektronische Steuereinheit ECU 21 mit der Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation, wenn die hierfür erforderliche Bedingung vorliegt bzw. hergestellt ist.
  • Diese Bedingung zur Einleitung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation kann vorliegen, wenn die im Filter festgehaltene Partikelmenge gleich dem ersten vorgegebenen Wert oder größer ist. Der erste vorgegebene Wert ist geringfügig kleiner als der untere Grenzwert der festgehaltenen Partikelmenge eingestellt, der zu einer Verstopfung des Filters und zu einem Anstieg des Abgas-Strömungswiderstands mit einer damit verbundenen Verringerung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine führt.
  • Hierbei ist vorgegeben, dass die im Filter festgehaltene Partikelmenge gleich dem ersten vorgegebenen Wert oder größer ist, wenn die Differenz zwischen dem Druck (Abgasdruck) auf der stromaufwärtigen Seite des Filters 15 und dem Druck auf der stromabwärtigen Seite des Filters 15 in Abhängigkeit vom jeweiligen Messwert des Differenzdrucksensors 18 gleich einem vorgegebenen Druck oder größer ist. Alternativ kann vorgegeben sein, dass die im Filter festgehaltene Partikelmenge gleich dem ersten vorgegebenen Wert oder größer ist, wenn der seit der Beendigung des vorherigen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation berechnete Gesamtwert der Kraftstoffeinspritzmenge gleich einem vorgegebenen Wert oder größer ist.
  • Wenn festgestellt wird, dass die in dieser Weise vorgegebene Bedingung zur Einleitung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation vorliegt, führt die elektronische Steuereinheit ECU 21 einen Filter-Temperaturerhöhungsvorgang zur Anhebung der Temperatur des Filters auf einen hohen Temperaturwert im Bereich von etwa 500°C bis 700°C sowie eine Abmagerungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch, um in dem zum Filter 15 strömenden Abgas einen Sauerstoffüberschuss herzustellen.
  • Bei dem Filter-Temperaturerhöhungsvorgang wird die Temperatur des von der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßenen Abgases durch Verzögerung der Haupt-Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. Späteinspritzung und/oder durch eine zusätzliche Einspritzung z. B. in Form einer Nacheinspritzung oder VIGOM-Einspritzung erhöht. Anstelle oder zusammen mit dieser zusätzlichen Einspritzung kann die Filtertemperatur auch durch die Wärme angehoben werden, die durch die Oxidation der dem NOx-Katalysator als Reduktionsmittel zugeführten unverbrannten Bestandteile des Kraftstoffs entsteht, der über das Kraftstoffzuführungsventil 19 in das Abgas eingespritzt worden ist.
  • Die Abmagerungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt, indem die über die Kraftstoffeinspritzventile 3 eingespritzte Kraftstoffmenge oder die über das Kraftstoffzuführungsventil 19 dem Abgas hinzugefügte Kraftstoffmenge derart eingestellt wird, dass der Ausgangssignalwert des Luft-Kraftstoffverhältnis-Sensors 17 einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
  • Bei dem Partikel-Entfernungsvorgang werden die im Filter festgehaltenen Partikel oxidiert und aus dem Filter entfernt. Wenn die vorhandene Partikelmenge gleich einem zweiten vorgegebenen Wert α oder kleiner wird, wird der durch Oxidation erfolgende Partikel-Entfernungsvorgang beendet. Die Beurteilung, ob die vorhandene Partikelmenge gleich dem zweiten vorgegebenen Wert α oder kleiner ist, wird getroffen, indem ermittelt wird, ob die Differenz zwischen dem Druck auf der stromaufwärtigen Seite und dem Druck auf der stromabwärtigen Seite des Filters 15 im Abgaskanal (dem auf den Messwerten des Differenzdrucksensors 18 basierenden Abgasdruck) gleich einem vorgegebenen Wert oder kleiner geworden ist.
  • SOx-Desulfatisierungsvorgang (SOx-Entgiftungsvorgang)
  • Bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases speichert der auf das Filter 15 aufgebrachte NOx-Katalysator das im Abgas enthaltene NOx, sodass es nicht freigegeben wird. Wenn dagegen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über den NOx- Katalysator strömenden Abgases in den stöchiometrischen oder einen fetten bzw. angereicherten Zustand versetzt wird, gibt der NOx-Katalysator das von ihm gespeicherte NOx zur Reduktion und Abführung frei.
  • Der im Kraftstoff bzw. Dieselkraftstoff enthaltene Anteil an Schwefel (S) reagiert mit Sauerstoff unter Bildung von SOx. Der NOx-Katalysator speichert hierbei SOx in der gleichen Weise wie NOx. Mit steigender Menge des in dem NOx-Katalysator gespeicherten SOx kann sich das NOx-Reduktionsvermögen des NOx-Katalysators verschlechtern und eine sogenannte SOx-Vergiftung auftreten.
  • Wenn eine solche SOx-Vergiftung bei dem NOx-Katalysator vorliegt, verringert sich die NOx-Beseitigung in erheblichem Maße, da in einem solchen Zustand der NOx-Katalysator im Abgas enthaltenes NOx nicht mehr festhält, das dann in die Umgebungsluft abgeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird daher ein SOx-Desulfatisierungsvorgang bzw. SOx-Entgiftungsvorgang zur Verringerung und Abführung des in dem NOx-Katalysator gespeicherten SOx durchgeführt.
  • Dieser SOx-Desulfatisierungsvorgang wird von der elektronischen Steuereinheit ECU 21 durchgeführt, indem die Trägertemperatur des NOx-Katalysators auf einen hohen Temperaturwert im Bereich von etwa 500°C bis 700°C angehoben und eine Anreicherungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases in einen fetten bzw. angereicherten Zustand zu versetzen.
  • Da dieser Vorgang zur Anhebung der Katalysator-Betttemperatur mit dem vorstehend beschriebenen Erhöhungsvorgang der Filtertemperatur identisch ist, erübrigt sich eine erneute Beschreibung. Die Anreicherungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt, indem die über die Kraftstoffeinspritzventile 3 eingespritzte Kraftstoffmenge oder die über das Kraftstoffzuführungsventil 19 dem Abgas hinzugefügte Kraftstoffmenge derart eingestellt wird, dass das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoffverhältnis-Sensors 17 einen einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechenden Wert annimmt.
  • Wenn die Anreicherungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kontinuierlich über eine längere Zeitdauer hinweg erfolgt, wird auch die SOx-Reduktionsreaktion fortgesetzt. Die hierbei entstehende Reaktionswärme kann zu einem erheblichen Anstieg der Trägertemperatur des NOx-Katalysators und damit zu einer thermischen Schädigung des Katalysators führen. Aus diesem Grund wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases während der Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs intermittierend in einen Magerzustand versetzt.
  • Durch diesen SOx-Desulfatisierungsvorgang wird das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx reduziert und auf diese Weise das SOx aus dem NOx-Katalysator entfernt. Wenn die SOx-Belastungsmenge gleich einem Schwellenwert oder kleiner wird, wird der SOx-Desulfatisierungsvorgang beendet. Die Beurteilung, ob die SOx-Belastungsmenge gleich dem Schwellenwert oder kleiner geworden ist, erfolgt durch die Ermittlung, ob die zur Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs in Anspruch genommene Zeit gleich einer vorgegebenen Zeitdauer oder länger ist.
  • Desulfatisierungssteuervorgang (Entgiftungsvorgang)
  • Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel trägt das Filter 15 den NOx-Katalysator, sodass eine Erhöhung der Temperatur des NOx-Katalysators oder des Filters auf einen hohen Temperaturwert im Bereich von 500°C bis 700°C zur Durchführung des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs und des SOx-Desulfatisierungsvorgangs in der vorstehend beschriebenen Weise erforderlich ist. Wenn diese Vorgänge aufeinanderfolgend durchgeführt werden, kann die bei einem dieser Vorgänge erzeugte Energie für den jeweils anderen Vorgang verwendet werden, wodurch sich eine Kraftstoffeinsparung ergibt.
  • Die Steuerung, durch die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einen Magerzustand versetzt wird, wird während der Anreicherungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang intermittierend durchgeführt. Wenn hierbei eine übermäßige Partikelmenge im Filter verblieben ist, werden diese Partikel oxidiert, sodass die bei der Oxidation entstehende Wärme zu einem übermäßigen Anstieg der Filtertemperatur oder der Trägertemperatur des NOx-Katalysators führen kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird zunächst der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation und anschließend dann der SOx-Desulfatisierungsvorgang durchgeführt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Trägertemperatur des NOx-Katalysators bereits zu Beginn des SOx-Desulfatisierungsvorgangs in einem Temperaturbereich liegt, der eine Beseitigung der SOx-Vergiftung ermöglicht. Auf diese Weise kann das Erfordernis zur Durchführung des Anhebungsvorgangs der Katalysatortemperatur entfallen.
  • Es kann jedoch der Fall eintreten, dass auch bei automatischer Einleitung des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs bei Vorliegen der hierfür erforderlichen Bedingung die Temperatur des Filters 15 nicht ansteigt oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases nicht in einen Magerzustand versetzt wird, was vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängt. In einem solchen Falle können die festgehaltenen Partikel durch Oxidation nicht entfernt werden. Demzufolge werden die Partikel auch bei Durchführung des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs weiterhin im Filter festgehalten, was dazu führen kann, dass die festgehaltene Partikelmenge den Grenzwert überschreitet. Dies kann außerdem zu einem unnötigen Kraftstoffverbrauch für den Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation führen.
  • Wenn bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel bei einer automatischen Einleitung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation keine entsprechende Entfernung der Partikel stattfindet, wird dieser Partikel-Entfernungsvorgang unterbrochen bzw. beendet und der Fahrer des mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs durch Aufleuchten der Warnlampe davon in Kenntnis gesetzt. Sodann wird als Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Leerlaufzustand gewählt und der Schalter 24 vom Fahrer eingeschaltet. Bei der Eingabe des das Einschalten des Schalters durch den Fahrer angebenden Signals wird der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation wieder aufgenommen. Der auf diese Weise erfolgende Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation wird nachstehend als ”manueller Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation” bezeichnet. Vorzugsweise ist der Schalter 24 derart aufgebaut, dass eine Einschaltung nur dann erfolgt, wenn der Betriebszustand der Brennkraftmaschine dem Leerlaufzustand entspricht.
  • Der SOx-Desulfatisierungsvorgang wird bei Beendigung des manuellen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation automatisch eingeleitet, d. h., der SOx-Desulfatisierungsvorgang wird in dem vom Fahrer hergestellten Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine durchgeführt. Der in dieser Weise erfolgende SOx-Desulfatisierungsvorgang wird nachstehend als ”manueller SOx-Desulfatisierungsvorgang” bezeichnet.
  • Der im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine durchgeführte manuelle SOx-Desulfatisierungsvorgang kann zu gewissen Störungen führen, auf die nachstehend näher eingegangen wird. Im Leerlaufzustand, bei dem die Temperatur des von der Brennkraftmaschine abgeführten Abgases relativ niedrig ist, wird SOx, im NOx-Katalysator reduziert, wodurch der Temperaturbereich eingehalten wird, der eine Beseitigung einer SOx-Vergiftung ermöglicht. Der den Einlass für das Abgas darstellende vordere Bereich des NOx-Katalysators wird jedoch durch das hindurchströmende Abgas abgekühlt, sodass die Temperatur im vorderen Bereich aus dem vorstehend genannten Temperaturbereich herausfällt. Dies hat zur Folge, dass auch bei Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs eine SOx-Vergiftung im vorderen Bereich des NOx-Katalysators nicht beseitigt werden kann. Wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang abnimmt, kann keine vollständige Verdampfung des dem Abgas hinzugefügten Kraftstoffs erfolgen, sodass der unverdampfte Kraftstoff sich im Abgaskanal niederschlagen oder kondensathaltiger weißer Rauch erzeugt werden kann.
  • Bei dem manuellen SOx-Desulfatisierungsvorgang gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch periodisch ermittelt, ob die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur T1 oder niedriger geworden ist. Wenn hierbei festgestellt wird, dass die Abgastemperatur der vorgegebenen Temperatur entspricht oder niedriger ist, wird der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur ausgeführt. Die erste vorgegebene Temperatur T1 ist geringfügig höher als die untere Grenztemperatur eingestellt, bei der die Temperatur im vorderen Bereich des NOx-Katalysators bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang aus dem eine Beseitigung der SOx-Vergiftung ermöglichenden Temperaturbereich herausfällt, wobei z. B. eine Einstellung auf 150°C vorgenommen werden kann.
  • Bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur (Katalysator-Betttemperatur) wird die Haupt-Kraftstoffeinspritzsteuerung verzögert oder eine Nacheinspritzung durch Einspritzung von Kraftstoff nach der Haupt-Kraftstoffeinspritzung zur Anhebung der Temperatur des von der Brennkraftmaschine 1 abgeführten und über den NOx-Katalysator strömenden Abgases vorgenommen. Bei diesem Vorgang wird die Nacheinspritzung oder Zusatzeinspritzung z. B. in Form einer VIGOM-Einspritzung durchgeführt, um die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in dem Temperaturbereich von 500°C bis 700°C zu halten, der eine Beseitigung einer SOx-Vergiftung ermöglicht. Anstelle oder zusammen mit dieser Zusatzeinspritzung kann alternativ der Kraftstoff als Reduktionsmittel auch über das Kraftstoffzuführungsventil 19 dem Abgas hinzugefügt werden.
  • Bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur (Katalysator-Betttemperatur) während des Desulfatisierungsvorgangs wird die Abgastemperatur auf eine zweite vorgegebene Temperatur T2 angehoben, die höher als die erste vorgegebene Temperatur T1 und auf einen Wert von z. B. 250°C eingestellt ist, der einen Temperaturwert nicht überschreitet, bei dem die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in dem Temperaturbereich liegt, bei dem auch bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur keine thermischen Schäden bei dem NOx-Katalysator auftreten. Die zweite vorgegebene Temperatur kann jedoch auch der ersten vorgegebenen Temperatur entsprechen.
  • Wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in den fetten bzw. angereicherten Zustand versetzt sind, wird eine große Menge an SOx freigegeben und reduziert, was einen übermäßigen Temperaturanstieg bei der Trägertemperatur des NOx-Katalysators hervorruft. Bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur muss somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases in einen Magerzustand versetzt werden.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der manuelle SOx-Desulfatisierungsvorgang und der Vorgang zur Aufrechterhaltung von Abgastemperatur und Katalysator-Trägertemperatur abwechselnd ausgeführt, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung von Abgastemperatur und Katalysator-Trägertemperatur in den Magerzustand versetzt wird. Hierbei werden die im Filter 15 verbliebenen Partikel oxidiert. Bei der aufeinanderfolgenden Ausführung des manuellen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation und des manuellen SOx-Desulfatisierungsvorgangs wird unter Berücksichtigung des Umstands, dass die Partikel während des SOx- Desulfatisierungsvorgangs und des Vorgangs zur Aufrechterhaltung von Abgastemperatur und Katalysator-Trägertemperatur oxidiert werden, der manuelle Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation vorzugsweise zu einem Zeitpunkt beendet, bei dem die festgehaltene Partikelmenge gleich einer dritten vorgegebenen Menge β oder geringer geworden ist, die größer als die zweite vorgegebene Menge α ist. Hierdurch kann der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation für eine kurze Zeitdauer unterbrochen bzw. beendet werden, wodurch sich ein von dem Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation hervorgerufener Anstieg des Kraftstoffverbrauchs verhindern bzw. einschränken lässt.
  • Die dritte vorgegebene Menge β ist auf einen derartigen Wert eingestellt, dass kein starker Anstieg der Temperatur des NOx-Katalysators oder der Filtertemperatur durch die bei der Oxidation der Partikel bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung von Abgastemperatur und Katalysator-Trägertemperatur erzeugte Wärme entsteht und keine thermischen Schäden am NOx-Katalysator oder ein Schmelzen des Filters hervorgerufen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der manuelle Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation, der manuelle SOx-Desulfatisierungsvorgang und der Vorgang zur Aufrechterhaltung von Abgastemperatur und Katalysator-Trägertemperatur im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine durchgeführt. Dies ermöglicht eine genaue Vorhersage des Temperaturanstiegs des Filters oder des NOx-Katalysators auf Grund der Oxidation der Partikel, die nach der Ausführung des manuellen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation im Filter verblieben sind. Demzufolge kann ein Optimalwert der dritten vorgegebenen Menge β genau bestimmt werden.
  • 2 zeigt Kennlinien, die jeweils zeitabhängige Änderungen der SOx-Belastungsmenge, der festgehaltenen Partikelmenge, der Trägertemperatur des NOx-Katalysators und der Temperatur des in das Filter 15 strömenden Abgases während des SOx-Desulfatisierungsvorgangs veranschaulichen.
  • Nachstehend wird die gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfolgende Ablaufsteuerung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme gemäß den 3A und 3B näher beschrieben. Im Festspeicher der elektronischen Steuereinheit ECU 21 ist ein Steuerprogramm vorgespeichert, das von der elektronischen Steuereinheit ECU 21 zur Durchführung des Desulfatisierungs- bzw. Entgiftungsvorgangs bei einer Unterbrechung ausgeführt wird, die zu voreingestellten Zeitintervallen erfolgt oder durch Eingabe eines Impulssignals von dem Kurbelwinkelsensor 22 ausgelöst wird.
  • Bei diesem Programm wird in einem Schritt S101 ermittelt, ob die Bedingung zur Einleitung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation vorliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Korrelation zwischen dem Differenzdruck des Filters 15 und der festgehaltenen Partikelmenge in dem Festspeicher in Form eines Kennfeldes vorgespeichert. Im Schritt S101 wird die festgehaltene Partikelmenge auf der Basis des Differenzdrucks des Filters 15 bzw. des Kennfeldes sowie des Messwertes des Differenzdrucksensors 18 berechnet. Sodann wird bestimmt, ob die berechnete festgehaltene Partikelmenge gleich der ersten vorgegebenen Menge oder größer ist. Wenn im Schritt S101 das Ergebnis JA erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S102 über, bei dem der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation durchgeführt wird (der nachstehend als ”automatischer Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation” zur Unterscheidung von dem vorstehend beschriebenen ”manuellen Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation” bezeichnet wird). Wenn dagegen im Schritt S101 das Ergebnis NEIN erhalten wird, endet das Programm.
  • Der Ablauf geht sodann auf einen Schritt S103 über, bei dem ermittelt wird, ob die festgehaltene Partikelmenge gleich der zweiten vorgegebenen Menge α oder kleiner ist. Diese Beurteilung erfolgt durch Berechnung der festgehaltenen Partikelmenge auf der Basis des die Korrelation zwischen dem Differenzdruck des Filters 15 und der festgehaltenen Partikelmenge enthaltenden Kennfeldes und des in Abhängigkeit vom Messwert des Differenzdrucksensors 18 berechneten Differenzdrucks des Filters 15 und durch Ermittlung, ob die berechnete festgehaltene Partikelmenge gleich der zweiten vorgegebenen Menge α oder kleiner ist. Wenn im Schritt S103 das Ergebnis JA erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S104 über, bei dem der Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation beendet wird. Der Ablauf geht sodann auf einen Schritt S105 über, bei dem ein SOx-Desulfatisierungsvorgang durchgeführt wird (der nachstehend als ”automatischer SOx-Desulfatisierungsvorgang” zur Unterscheidung von dem vorstehend beschriebenen ”manuellen SOx-Desulfatisierungsvorgang” bezeichnet wird).
  • Der Ablauf geht sodann auf einen Schritt S106 über, bei dem bestimmt wird, ob die SOx-Belastungsmenge gleich einem Schwellenwert oder kleiner ist. Hierbei wird die SOx-Belastungsmenge gleich dem Schwellenwert oder kleiner, wenn eine vorgegebene Zeitdauer seit dem Beginn des SOx-Desulfatisierungsvorgangs vergangen ist. Die Bestimmung, ob die seit dem Beginn des automatischen SOx-Desulfatisierungsvorgangs vergangene Zeitdauer gleich der vorgegebenen Zeitdauer oder länger ist, kann mit dem im Schritt S106 durchzuführenden Vorgang identisch sein. Wenn im Schritt S106 das Ergebnis JA erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S107 über, bei dem der automatische SOx-Desulfatisierungsvorgang beendet wird. Wenn dagegen im Schritt S106 das Ergebnis NEIN erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt S105 zurück, sodass der automatische SOx-Desulfatisierungsvorgang wiederholt durchgeführt wird, bis im Schritt S106 das Ergebnis JA erhalten wird.
  • Wenn im Schritt S103 das Ergebnis NEIN erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S108 über, in dem bestimmt wird, ob eine vorgegebene Zeitdauer seit dem Beginn des automatischen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation vergangen ist. Wird im Schritt S108 das Ergebnis NEIN erhalten, kehrt der Ablauf zum Schritt S102 zurück, sodass der automatische Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation fortgesetzt wird, bis die festgehaltene Partikelmenge gleich der zweiten vorgegebenen Menge α oder kleiner geworden ist oder bis eine vorgegebene Zeitdauer vergangen ist.
  • Wenn dagegen im Schritt S108 das Ergebnis JA erhalten wird, was beinhaltet, dass die vorgegebene Zeitdauer vergangen ist, bevor die festgehaltene Partikelmenge nach dem Beginn des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation gleich der zweiten vorgegebenen Menge α oder kleiner geworden ist, wird die Feststellung getroffen, dass der automatische Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation nur unzureichend ausgeführt worden ist. Der Ablauf geht sodann auf einen Schritt S109 über, bei dem der automatische Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation unterbrochen bzw. beendet wird.
  • Anschließend geht der Ablauf auf einen Schritt S110 über, bei dem die Warnlampe in der vorstehend beschriebenen Weise eingeschaltet wird. Wenn der Fahrer des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs sodann den Schalter 24 im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine betätigt und die Eingabe des das Einschalten des Schalters angebenden Signals erfolgt, geht der Ablauf auf einen Schritt S111 über, bei dem der manuelle Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation durchgeführt wird. Der Schalter 24 dient somit zur Erzeugung der Anforderung für die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation. Nach der Eingabe des Einschaltsignals des Schalters 24 (der Anforderung zur Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation) beginnt die zur Ausführung des Entgiftungsprozesses dienende elektronische Steuereinheit ECU 21 mit der Durchführung des manuellen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation.
  • Der Ablauf geht sodann auf einen Schritt S112 über, bei dem bestimmt wird, ob die festgehaltene Partikelmenge gleich der dritten vorgegebenen Menge β oder kleiner ist. Diese Feststellung erfolgt durch Berechnung der festgehaltenen Partikelmenge auf der Basis des die Korrelation zwischen dem Differenzdruck des Filters 15 und der festgehaltenen Partikelmenge angebenden Kennfeldes und des Messwertes des Differenzdrucksensors 18 für die Beurteilung, ob die berechnete festgehaltene Partikelmenge gleich der dritten vorgegebenen Menge β oder kleiner ist. Wenn im Schritt S112 das Ergebnis NEIN erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt S111 zurück, sodass der manuelle Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation fortgesetzt wird, bis im Schritt S112 das Ergebnis JA erhalten wird. Wenn im Schritt S122 das Ergebnis JA vorliegt, geht der Ablauf auf einen Schritt S113 über, bei dem der manuelle Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation beendet wird.
  • Der Ablauf geht sodann auf einen Schritt S114 über, bei dem die Durchführung des manuellen SOx-Desulfatisierungsvorgangs erfolgt. Sodann geht der Ablauf auf einen Schritt S115 über, bei dem ermittelt wird, ob die SOx-Belastungsmenge gleich einem Schwellenwert oder geringer ist. Diese Bestimmung erfolgt in der gleichen Weise wie im Falle des Schrittes S106, sodass sich ihre Beschreibung erübrigt. Wenn im Schritt S115 das Ergebnis JA erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S116 über, bei dem der manuelle SOx-Desulfatisierungsvorgang beendet wird, woraufhin der Ablauf auf einen Schritt S117 übergeht, bei dem die Warnlampe abgeschaltet wird. Damit endet das Steuerprogramm.
  • Wenn dagegen im Schritt S115 das Ergebnis NEIN erhalten wird, geht der Ablauf auf einen Schritt S118 über, bei dem ermittelt wird, ob die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich der ersten vorgegebenen Temperatur T1 oder niedriger ist. Hierbei wird ermittelt, ob die auf der Basis des Messwertes des Abgastemperatursensors 17 berechnete Abgastemperatur gleich der ersten vorgegebenen Temperatur T1 oder niedriger ist. Die Feststellung, dass die Abgastemperatur gleich der ersten vorgegebenen Temperatur T1 oder niedriger ist, kann auch durch die Feststellung erfolgen, dass die seit dem Beginn des manuellen SOx-Desulfatisierungsvorgangs vergangene Zeitdauer gleich einer vorgegebenen Zeitdauer oder länger ist. Wenn im Schritt S118 das Ergebnis JA erhalten und damit die Bestimmung getroffen wird, dass die Abgastemperatur gleich der ersten vorgegebenen Temperatur T1 oder niedriger ist, geht der Ablauf auf einen Schritt S119 über, bei dem der manuelle SOx-Desulfatisierungsvorgang unterbrochen bzw. beendet wird. Sodann geht der Ablauf auf einen Schritt S120 über, bei dem die Ausführung des Vorgangs zur Aufrechterhaltung von Abgastemperatur und Katalysator-Trägertemperatur erfolgt. Wenn dagegen im Schritt S118 das Ergebnis NEIN erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt S114 zurück, woraufhin die Ausführung der folgenden Schritte erfolgt.
  • Nach Einleitung des Vorgangs zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur im Schritt S120 geht der Ablauf sodann auf einen Schritt S121 über, bei dem bestimmt wird, ob die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich einer zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher ist. Diese Bestimmung erfolgt durch die Beurteilung, ob die auf der Basis des Messwertes des Abgastemperatursensors 17 berechnete Abgastemperatur gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher ist. Die Feststellung, dass die Abgastemperatur gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher ist, kann auch getroffen werden, wenn die seit dem Beginn des Vorgangs zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur vergangene Zeitdauer gleich einer vorgegebenen Zeitdauer oder länger ist. Wenn im Schritt S121 das Ergebnis JA erhalten und damit festgestellt wird, dass die Abgastemperatur gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher ist, geht der Ablauf auf einen Schritt S122 über, bei dem der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur unterbrochen bzw. beendet wird. Der Ablauf kehrt sodann zum Schritt S114 und zur Ausführung der sich daran anschließenden Schritte zurück. Wenn dagegen im Schritt S121 das Ergebnis NEIN erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt S120 und Ausführung der sich daran anschließenden Schritte zurück, d. h., der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur wird fortgesetzt, bis die Abgastemperatur gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher wird.
  • Die vorstehend beschriebene Entgiftungsablaufsteuerung ermöglicht es, die Temperatur auch im vorderen Bereich des NOx-Katalysators in dem Temperaturbereich zu halten, der eine Beseitigung einer SOx-Vergiftung ermöglicht. Somit wird erfindungsgemäß die Beseitigung einer SOx-Vergiftung des gesamten NOx-Katalysators ermöglicht. Bei diesem Entgiftungsvorgang wird die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases während des SOx-Desulfatisierungsvorgangs nicht übermäßig verringert. Demzufolge findet eine weitgehend vollständige Verdampfung des dem Abgas hinzugefügten Kraftstoffs statt, sodass ein Niederschlag von unverdampftem Kraftstoff im Abgaskanal und die Erzeugung von kondensathaltigem weißem Rauch verhindert wird.
  • Wenn bei dieser Entgiftungsablaufsteuerung nach der Beendigung des automatischen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation bei der aufeinanderfolgenden Durchführung des manuellen Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation und des manuellen SOx-Desulfatisierungsvorgangs die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei der manuellen SOx-Desulfatisierungsablaufsteuerung gleich der ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, erfolgt die Ausführung des Vorgangs zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur. Der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur kann jedoch auch bei der Ausführung des automatischen SOx-Desulfatisierungsvorgangs durchgeführt werden, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich der ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird.
  • Wenn hierbei unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme gemäß den 3A und 3B im Schritt S106 das Ergebnis NEIN erhalten wird, wird in der gleichen Weise wie im Falle des Schrittes S118 ermittelt, ob die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich der ersten vorgegebenen Temperatur T1 oder niedriger ist. Wird das Ergebnis JA erhalten und damit festgestellt, dass die Abgastemperatur gleich der ersten vorgegebenen Temperatur T1 oder niedriger ist, wird der automatische SOx-Desulfatisierungsvorgang beendet und der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt. Wenn dagegen das Ergebnis NEIN erhalten wird, kehrt der Ablauf zum Schritt S105 und zur Durchführung der sich daran anschließenden Schritte zurück. Nach der Einleitung des Vorgangs zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur wird dann wie im Falle des Schrittes S121 ermittelt, ob die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher ist. Wenn hierbei das Ergebnis JA erhalten und somit festgestellt wird, dass die Abgastemperatur gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher ist, wird der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur beendet und der Ablauf kehrt zum Schritt S105 und zur Ausführung der sich daran anschließenden Schritte zurück. Wird dagegen das Ergebnis NEIN erhalten, wird der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur fortgesetzt, bis die Abgastemperatur gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T2 oder höher wird.
  • Auch bei dem automatischen SOx-Desulfatisierungsvorgang kann in Bezug auf den Betriebszustand der Brennkraftmaschine z. B. auf den Leerlaufzustand übergegangen werden, bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases geringer ist. Hierbei ermöglicht das Abgasemissionssteuersystem die Beseitigung einer SOx-Vergiftung des gesamten NOx-Katalysators sowie eine Verhinderung des Entstehens von Niederschlägen von unverdampftem zugesetztem Kraftstoff im Abgaskanal und der Bildung von kondensathaltigem weißem Rauch.
  • Wenn bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang, dessen Durchführung nicht unabhängig, sondern im Rahmen einer aufeinanderfolgenden Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation und des SOx-Desulfatisierungsvorgangs erfolgt, die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases gleich der ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, kann der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur ausgeführt werden, da hierbei auf einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine übergegangen werden kann, bei dem eine geringere Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases beim SOx-Desulfatisierungsvorgang vorliegt.
  • Die vorstehend beschriebene Entgiftungseinrichtung (21), die einen SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer von Schwefeloxiden hervorgerufenen SOx-Vergiftung eines NOx-Katalysators durchführt, beendet somit diesen Vorgang, wenn bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang die Abgastemperatur, mit der der Katalysator beaufschlagt wird, gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird (S119), führt einen Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur/Katalysator-Trägertemperatur durch, um die Temperatur des über den Katalysator strömenden Abgases anzuheben und die Trägertemperatur des Katalysators in einem Temperaturbereich zu halten, der eine Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Vergiftung erlaubt (S120), und beendet den Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur/Katalysator-Trägertemperatur (S122) und nimmt den SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder auf (S114), wenn die Abgastemperatur, mit der der Katalysator beaufschlagt wird, bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur/Katalysator-Trägertemperatur auf eine über der ersten vorgegebenen Temperatur liegende zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angehoben ist.

Claims (7)

  1. Abgasemissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem in einem Abgaskanal (14) der Brennkraftmaschine (1) angeordneten NOx-Katalysator eines Absorptions- und Reduktionstyps und einer Entgiftungseinrichtung (21), die einen SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer durch Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung des NOx-Katalysators durchführt, wobei die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, die Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs zu beenden, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, einen Vorgang zur Aufrechterhaltung einer Abgastemperatur und einer Katalysator-Trägertemperatur durchzuführen, bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in einem Temperaturbereich gehalten werden, der eine Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Katalysatorvergiftung ermöglicht, die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur zu beenden, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur auf eine über der ersten vorgegebenen Temperatur liegende zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, und die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder aufzunehmen, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases auf die zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, wobei der NOx-Katalysator auf ein Partikelfilter (15) aufgebracht ist und die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, einen Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation zur Entfernung von im Partikelfilter angesammelten Partikelstoffen und danach sequentiell den SOx-Desulfatisierungsvorgang durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasemissionssteuersystem ferner eine Anforderungseinrichtung (24) zur Erzeugung einer Anforderung für die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation umfasst, wobei die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation in Abhängigkeit von einer von der Anforderungseinrichtung (24) im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abgegebenen Anforderung zu beginnen.
  2. Abgasemissionssteuersystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem in einem Abgaskanal (14) der Brennkraftmaschine (1) angeordneten NOx-Katalysator eines Absorptions- und Reduktionstyps und einer Entgiftungseinrichtung (21), die einen SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer durch Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung des NOx-Katalysators durchführt, wobei die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, die Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs zu beenden, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, einen Vorgang zur Aufrechterhaltung einer Abgastemperatur und einer Katalysator-Trägertemperatur durchzuführen, bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in einem Temperaturbereich gehalten werden, der eine Beseitigung der durch die Schwefeloxide hervorgerufenen Katalysatorvergiftung ermöglicht, die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur zu beenden, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur auf eine über der ersten vorgegebenen Temperatur liegende zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, und die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder aufzunehmen, wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases auf die zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, wobei der NOx-Katalysator auf ein Partikelfilter (15) aufgebracht ist und die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, einen Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation zur Entfernung von im Partikelfilter angesammelten Partikelstoffen und danach sequentiell den SOx-Desulfatisierungsvorgang durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasemissionssteuersystem ferner eine Anforderungseinrichtung (24) zur Erzeugung einer Anforderung für die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation umfasst, wobei die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, automatisch den Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation zu beginnen, wenn die im Partikelfilter (15) angesammelte Menge an Partikelstoffen gleich einer ersten vorgegebenen Menge oder größer ist, und die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgang zu beenden, wenn die im Partikelfilter angesammelte Menge an Partikelstoffen innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Beginn des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation nicht gleich oder kleiner als eine zweite vorgegebene Menge geworden ist, die kleiner als die erste vorgegebene Menge ist, und die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, sodann den Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation in Abhängigkeit von einer von der Anforderungseinrichtung (24) im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abgegebenen Anforderung wieder aufzunehmen.
  3. Abgasemissionssteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer in Abhängigkeit von einer von der Anforderungseinrichtung (24) abgegebenen Anforderung erfolgten Einleitung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation die Entgiftungseinrichtung (21) eingerichtet ist, den durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgang zu einem Zeitpunkt zu beenden, bei dem die im Partikelfilter (15) angesammelte Menge an Partikelstoffen gleich oder kleiner als eine dritte vorgegebene Menge geworden ist, die größer als die zweite vorgegebene Menge ist, und eingerichtet ist, sodann den SOx-Desulfatisierungsvorgang einzuleiten.
  4. Abgasemissionssteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das über den NOx-Katalysator bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist.
  5. Abgasemissionssteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang über den NOx-Katalysator strömende Abgas intermittierend ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist.
  6. Abgasemissionssteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Katalysator eines Absorptions- und Reduktionstyps, bei dem ein SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer durch Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung des NOx-Katalysators durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs beendet wird (S119), wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx-Desulfatisierungsvorgang gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, ein Vorgang zur Aufrechterhaltung einer Abgastemperatur und einer Katalysator-Trägertemperatur durchgeführt wird (S120), bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in einem Temperaturbereich gehalten werden, der eine Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Katalysatorvergiftung ermöglicht, der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur beendet wird (S122), wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur auf eine über der ersten vorgegebenen Temperatur liegende zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, der SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder aufgenommen wird (S114), wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases auf die zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, und ein Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation zur Entfernung von in einem Partikelfilter (15), auf dem der NOx-Katalysator aufgebracht ist, angesammelten Partikelstoffen und danach sequentiell der SOx-Desulfatisierungsvorgang durchgeführt werden, gekennzeichnet durch Erzeugen einer Anforderung für die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation durch eine Anforderungseinrichtung (24), und Beginnen des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation in Abhängigkeit von einer im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abgegebenen Anforderung.
  7. Abgasemissionssteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Katalysator eines Absorptions- und Reduktionstyps, bei dem ein SOx-Desulfatisierungsvorgang zur Beseitigung einer durch Schwefeloxide hervorgerufenen Vergiftung des NOx-Katalysators durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des SOx-Desulfatisierungsvorgangs beendet wird (S119), wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem SOx- Desulfatisierungsvorgang gleich einer ersten vorgegebenen Temperatur oder niedriger wird, ein Vorgang zur Aufrechterhaltung einer Abgastemperatur und einer Katalysator-Trägertemperatur durchgeführt wird (S120), bei dem die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases angehoben und die Trägertemperatur des NOx-Katalysators in einem Temperaturbereich gehalten werden, der eine Beseitigung der von den Schwefeloxiden hervorgerufenen Katalysatorvergiftung ermöglicht, der Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur beendet wird (S122), wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases bei dem Vorgang zur Aufrechterhaltung der Abgastemperatur und der Katalysator-Trägertemperatur auf eine über der ersten vorgegebenen Temperatur liegende zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, der SOx-Desulfatisierungsvorgang wieder aufgenommen wird (S114), wenn die Temperatur des über den NOx-Katalysator strömenden Abgases auf die zweite vorgegebene Temperatur oder eine höhere Temperatur angestiegen ist, und ein Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation zur Entfernung von in einem Partikelfilter (15), auf dem der NOx-Katalysator aufgebracht ist, angesammelten Partikelstoffen und danach sequentiell der SOx-Desulfatisierungsvorgang durchgeführt werden, gekennzeichnet durch Erzeugen einer Anforderung für die Durchführung des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation durch eine Anforderungseinrichtung (24), Beginnen des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation, wenn die im Partikelfilter (15) angesammelte Menge an Partikelstoffen gleich einer ersten vorgegebenen Menge oder größer ist, Beenden des durch Oxidation erfolgenden Partikel-Entfernungsvorgangs, wenn die im Partikelfilter angesammelte Menge an Partikelstoffen innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Beginn des Partikel-Entfernungsvorgangs durch Oxidation nicht gleich oder kleiner als eine zweite vorgegebene Menge geworden ist, die kleiner als die erste vorgegebene Menge ist, und Wiederaufnehmen des Partikel-Entfernungsvorgang durch Oxidation in Abhängigkeit von einer im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine abgegebenen Anforderung.
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