DE102007000316A1

DE102007000316A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007000316A1
Application number: DE102007000316A
Authority: DE
Inventors: Jyun Kariya Kawamura; Masakuni Kariya Yokoyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: US20080028755A1; JP4613894B2; US7707823B2; DE102007000316B4; JP2008038645A

Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung ist vorgesehen, um wahlweise eine Verbrennungsspülsteuerung und eine Abgaszugabespülsteuerung als Reaktion auf einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchzuführen. Der Verbrennungsspülsteuerungsprozess wird in dem Fall durchgeführt, dass eine NOx-Absorptionsmenge eines NOx-Katalysators (33) größer als oder gleich wie ein erster Grenzwert ist, und der Abgaszugabespülsteuerungsprozess wird in dem Fall durchgeführt, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) größer als oder gleich wie ein zweiter Grenzwert ist, der größer als der erste Grenzwert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung. Die Abgasreinigungsvorrichtung kann beispielsweise geeignet für eine Brennkraftmaschine verwendet werden.
Stand der Technik
Im Allgemeinen wird überlegt, eine Brennkraftmaschine, bei der NOx (Stickoxide) aufgrund der Verbrennung in Zylindern ausgestoßen wird, mit einem NOx-Katalysator der Absorptions-/Reduktionsbauart bzw. Okklusions-/Reduktionsbauart zum Absorbieren bzw. Okkludieren von NOx in einem mageren Zustand und Reduzieren/Freisetzen von NOx in einem fetten Zustand zu versehen, um NOx in dem Abgas zu reinigen.
Obwohl der NOx-Katalysator NOx absorbiert, wenn ein Luftkraftstoffverhältnis einer Atmosphäre des Abgases mager ist, wird die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Katalysators gering, wenn die NOx-Absorptionsmenge die Grenze der Absorptionskapazität erreicht.
Daher wird zum Reduzieren und Entfernen von NOx, das durch den NOx-Katalysator absorbiert wurde, und zum Wiederherstellen der NOx-Reinigungskapazität des NOx-Katalysators ein Prozess (eine Fettspülsteuerung) zum Reduzieren und Entfernen von NOx durchgeführt, das absorbiert wurde. In diesem Fall wird das Luftkraftstoffverhältnis der Atmosphäre des Abgases fett eingestellt und wird ein Reduktionsmittel, wie z.B. HC oder CO dem NOx-Katalysator zugeführt, wenn die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators einen Grenzwert erreicht.
Wenn darüber hinaus die Brennkraftmaschine über eine lange Dauer verwendet wurde, wird Schwefel im Kraftstoff von dem NOx-Katalysator adsorbiert, so dass eine Schwefelvergiftung auftritt. Daher wird die Reinigungskapazität des NOx-Katalysators sehr gering. Daher wird unter Bezugnahme auf JP-2000-34946A eine Technologie vorgeschlagen, um die Verschlechterung der Reinigungskapazität (eine Katalysatorverschlechterungsbewertung) des NOx-Katalysators gemäß der Durchführung der Fettspülsteuerung zu bewerten. Insbesondere ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor an einer stromabwärtigen Seite des NOx-Katalysators angeordnet, um die Katalysatorverschlechterungsbewertung auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Sauerstoffkonzentrationssensors durchzuführen, wenn die Fettspülsteuerung durchgeführt wird.
Bei der Fettspülsteuerung wird nämlich das Luftkraftstoffverhältnis der stromabwärtigen Seite des NOx-Katalysators auf ein fettes Luftkraftstoffverhältnis umgeschaltet, wenn die Reduktion des durch den NOx-Katalysator absorbierten NOx beendet ist. Daher wird das Ende der Reduktion des NOx durch Erfassen des Luftkraftstoffverhältnisses über den Sauerstoffkonzentrationssensor bestimmt. In diesem Fall wird die Umschaltzeitabstimmung des Luftkraftstoffverhältnisses über den Sauerstoffkonzentrationssensor frühzeitig, wenn die NOx-Absorptionskapazität gering wird, wenn nämlich die NOx-Menge, die durch den NOx-Katalysator absorbiert werden kann, sich verringert. Daher kann der Verschlechterungsgrad der Reinigungskapazität des NOx-Katalysators auf der Grundlage der Zeit geschätzt werden, die abgelaufen ist, bis das Luftkraftstoffverhältnis umgeschaltet wird.
Es gibt zwei Verfahren für die Fettspülsteuerung. Das erste Verfahren (Verbrennungsspülsteuerung) ist die Einstellung des Luftkraftstoffverhältnisses der Atmosphäre des Abgases auf einen fetten Wert, um Kraftstoff, der nicht verbrannt wurde, zu dem NOx-Katalysator als Reduktionsmittel zuzuführen, indem die Einspritzmenge des Kraftstoffs in die Zylinder der Brennkraftmaschine erhöht wird, um das Luftkraftstoffverhältnis fett einzustellen. Das zweite Verfahren (Abgaszugabespülsteuerung) ist das Zuführen von Kraftstoff, der nicht verbrannt wurde, zu dem NOx-Katalysator als Reduktionsmittel, durch Hinzugeben des Kraftstoffs aus einem Kraftstoffzufuhrventil (an einem Abgasrohr angeordnet) in das Abgasrohr.
Das Betriebsfeld des Verbrennungsmotors, in dem die Verbrennungsspülsteuerung verwendet werden kann, ist auf das Feld begrenzt, in dem der Verbrennungsmotor eine geringe Drehzahl und eine geringe Last hat, da Störungen, Schwingungen und dergleichen im Fall der Umschaltung eines normalen Zustands verursacht werden und übermäßiger Rauch bei der Verbrennungsspülsteuerung ausgestoßen wird. Andererseits ist die Abgaszugabespülsteuerung beispielsweise in dem Fall nützlich, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge zu der Brennkraftmaschine nicht geeignet ist. In diesem Fall werden die Verbrennungsspülsteuerung und die Abgaszugabespülsteuerung wahlweise als Reaktion auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors durchgeführt, wenn die NOx-Absorptionsmenge (die eine Bedingung zum Starten der Fettspülsteuerung ist) den Grenzwert erreicht.
Somit kann in dem Fall der Abgaszugabespülsteuerung ein Fehler im Ergebnis der Katalysatorverschlechterungsbewertung auftreten, die gemäß der Fettspülsteuerung durchgeführt wird, da nur HC als Reduktionsmittel übermäßig dicht bei dem NOx-Katalysator vorliegt, wenn Kraftstoff direkt in das Abgasrohr durch das Kraftstoffzufuhrventil hinzugegeben wird. Daher wird die Katalysatorverschlechterungsbewertung nur unter Verwendung der Information der Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt.
Jedoch wird in diesem Fall der Grenzwert der NOx-Absorptionsmenge, die die Bedingung zum Starten der Fettspülsteuerung ist, über das Feld ungeachtet der Verbrennungsspülsteuerung/Abgaszugabespülsteuerung eingestellt. Für die Verbrennungsabfuhrsteuerung und die Abgaszugabespülsteuerung wird nämlich der gleiche Grenzwert vorgesehen. Daher ist es schwierig, ausreichend Gelegenheiten sicherzustellen, bei denen die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wird. Daher ist es ebenso schwierig, ausreichend Gelegenheiten sicherzustellen, bei denen die Katalysatorverschlechterungsbewertung durchgeführt wird.
Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Nachteile ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine Verbrennungsspülsteuerung und eine Abgaszugabespülsteuerung bereitgestellt werden und die Gelegenheiten einer Katalysatorverschlechterungsbewertung durch die Vermehrung von Gelegenheiten der Verbrennungsspülsteuerung vermehrt werden.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine einen NOx-Katalysator, der in einer Abgasvorrichtung der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung zum wahlweisen Durchführen einer Verbrennungsspülsteuerung und einer Abgaszugabespülsteuerung als Reaktion auf einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Der NOx-Katalysator absorbiert NOx, wenn ein Luftkraftstoffverhältnis mager ist, und reduziert NOx, das absorbiert wurde, wenn das Luftkraftstoffverhältnis fett ist, so dass das NOx abgeführt wird. Die Verbrennungsspülsteuerung wird durchgeführt, um eine Menge des Kraftstoffs, der zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, derart einzustellen, dass das Luftkraftstoffverhältnis fett wird, und um den Kraftstoff zur Reduktion zu dem NOx-Katalysator zuzuführen. Die Abgaszugabespülsteuerung wird durchgeführt, um Kraftstoff zur Reduktion in einen Teil der Abgasvorrichtung einer stromaufwärtigen Seite des Abgases mit Bezug auf den NOx-Katalysator zuzugeben. Die Steuereinheit bewertet einen Verschlechterungsgrad des NOx-Katalysators auf der Grundlage einer Menge NOx, die bei dem NOx-Katalysator durch die Verbrennungsspülsteuerung reduziert und freigesetzt wird. Die Steuereinheit führt die Verbrennungsspülsteuerung in dem Fall durch, dass eine NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators größer als oder gleich wie ein erster Grenzwert ist, und führt die Abgaszugabespülsteuerung in dem Fall durch, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators größer als oder gleich wie ein zweiter Grenzwert ist, der größer als der erste Grenzwert ist.
Daher werden die Gelegenheiten der Verbrennungsspülsteuerung vermehrt, so dass die Gelegenheiten der Katalysatorverschlechterungsbewertung vermehrt werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Abgasreinigungsverfahren für eine Brennkraftmaschine einen Verbrennungsspülsteuerprozess zum Zuführen von Kraftstoff zur Reduktion für einen NOx-Katalysator, der in einer Abgasvorrichtung der Brennkraftmaschine angeordnet ist, durch Einstellen einer Menge des Kraftstoffs auf, der für die Brennkraftmaschine zugeführt wird, so dass ein Luftkraftstoffverhältnis fett wird, und weist einen Abgaszugabespülsteuerprozess zum Zugeben von Kraftstoff zur Reduktion zu einem Teil der Abgasvorrichtung einer stromaufwärtigen Seite des Abgases mit Bezug auf den NOx-Katalysator auf. Der Verbrennungsspülsteuerprozess und der Abgaszugabespülsteuerprozess werden wahlweise als Reaktion auf einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt. Der Verbrennungsspülsteuerprozess wird in dem Fall durchgeführt, dass eine NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators größer als oder gleich wie ein erster Grenzwert ist, und der Abgaszugabespülsteuerprozess wird in dem Fall durchgeführt, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators größer als oder gleich wie ein zweiter Grenzwert ist, der größer als der erste Grenzwert ist.
Somit werden die Gelegenheiten der Verbrennungsspülsteuerung vermehrt.
Vorzugsweise weist das Abgasreinigungsverfahren ferner einen Bewertungsprozess zum Bewerten eines Verschlechterungsgrads des NOx-Katalysators auf der Grundlage einer Menge von NOx auf, das bei dem NOx-Katalysator durch den Verbrennungsspülsteuerprozess reduziert und freigesetzt wird.
Daher werden die Gelegenheiten der Katalysatorverschlechterungsbewertung vermehrt.
Die vorstehend genannte und andere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennbar.
Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen
1 ist eine Blockansicht, die eine Konstruktion einer Brennkraftmaschine zeigt, bei der eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geeignet verwendet wird;
2 ist eine Grafik, die einen Bereich A, in dem eine Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wird, und einen Bereich B, in dem eine Abgaszugabespülsteuerung durchgeführt wird, gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Fettspülsteuerprozess und einen Katalysatorverschlechterungsbewertungsprozess zeigt, die durch die ECU gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Fettspülsteuerprozess und den Katalysatorverschlechterungsprozess zeigt, die durch die ECU gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel durchgeführt werden; und
5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Prozesse der
3 und 4 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt.
Das beispielhafte Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
Eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1–5 beschrieben. Die Abgasreinigungsvorrichtung kann beispielsweise für eine Brennkraftmaschine 1 geeignet verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, hat die Brennkraftmaschine 1 (beispielsweise die Brennkraftmaschine der Verdichtungszündungsbauart bzw. Selbstzündungsbauart) einen Injektor 11, der an dem Körperabschnitt der Brennkraftmaschine 1 angebracht ist. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Common-Rail (nicht gezeigt) verbunden, bei der Hochdruckkraftstoff gesammelt wird. Der Hochdruckkraftstoff, der von der Common-Rail zugeführt wird, kann in einen Zylinder der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt werden.
Ein Einlassrohr 21 der Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Luftdurchflussmessgerät 22 zum Erfassen der Frischluftmenge, die zu der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, und einer Einlassdrossel 22 versehen, die an der stromabwärtigen Seite der Luft mit Bezug auf das Luftdurchflussmessgerät 33 angeordnet ist, um die Frischluftmenge einzustellen.
Eine Einfangvorrichtung 32 zum Einfangen (Sammeln) von Abgaspartikeln in dem Abgas der Brennkraftmaschine 1 ist in einem Abgasrohr 31 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Ein NOx-Katalysator 33 ist in dem Abgasrohr 31 vorgesehen und an der stromabwärtigen Seite des Abgases mit Bezug auf die Fangvorrichtung 32 positioniert, um NOx in dem Abgas zu absorbieren, wenn das Luftkraftstoffverhältnis mager ist. In diesem Fall reduziert der NOx-Katalysator 33 NOx, das absorbiert wurde, wenn das Luftkraftstoffverhältnis fett ist, und setzt dieses frei.
Ein Kraftstoffzufuhrventil 34, durch das Kraftstoff in das Abgasrohr 31 eingespritzt wird, um den Kraftstoff als Reduktionsmittel für den NOx-Katalysator 33 zuzuführen, ist an dem Abgasrohr 31 angebracht und an der stromabwärtigen Seite mit Bezug auf die Einfangvorrichtung 32 und an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den NOx-Katalysator 33 positioniert. Das Kraftstoffzufuhrventil 34 kann derart konstruiert werden, dass eine Nadel des Kraftstoffzufuhrventils 34 zum Öffnen/Schließen eines Einspritzlochs des Kraftstoffzufuhrventils 34 beispielsweise durch einen elektromagnetischen Solenoid angetrieben wird.
Ein erster A/F-Sensor (Luftkraftstoffverhältnissensor) 35 zum Erfassen des Luftkraftstoffverhältnisses des Abgases, das in den NOx-Katalysator 33 strömt, ist an dem Abgasrohr 31 angeordnet und an der stromabwärtigen Seite mit Bezug auf das Kraftstoffzufuhrventil 34 und an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den NOx-Katalysator 33 positioniert. Ein zweiter A/F-Sensor 36 zum Erfassen des Luftkraftstoffverhältnisses des Abgases, das durch den NOx-Katalysator 33 getreten ist, ist an dem Abgasrohr 31 angeordnet, und an der stromabwärtigen Seite mit Bezug auf den NOx-Katalysator 33 positioniert.
Die Abgaben der Sensoren 35 und 36 werden für eine Steuereinheit 4 (beispielsweise eine ECU) bereitgestellt, die aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einem EEPROM (nicht gezeigt) aufgebaut ist, um eine vorbestimmte Berechnung auf der Grundlage der Signale von den Sensoren 35 und 36 und dergleichen zu verarbeiten. Somit können die Betriebe der Bauteile der Brennkraftmaschine 1 durch die ECU 4 gesteuert werden.
Insbesondere kann die ECU 4 eine Anweisungseinspritzmenge auf der Grundlage der Last und der Umdrehung (beispielsweise U/min) der Brennkraftmaschine 1 berechnen. Darüber hinaus berechnet die ECU 4 einen Einspritzmengenanweisungswert entsprechend der Injektorantriebszeit auf der Grundlage der Anweisungseinspritzmenge und gibt ein Signal des Einspritzmengenanweisungswerts an die Brennkraftmaschine 1 ab. Ferner steuert die ECU 4 die Einlassdrossel 23 und 34 und dergleichen auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses.
Als nächstes werden ein Fettspülsteuerprozess und ein Katalysatorverschlechterungsbewertungsprozess beschrieben, die durch die ECU 4 ausgeführt werden.
2 ist eine Grafik, die einen Bereich A (Verbrennungsspülbereich) zeigt, bei dem eine Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wird, und einen Bereich B (Abgaszugabespülbereich) zeigt, bei dem eine Abgaszugabespülsteuerung durchgeführt wird. Die Grafik kann beispielsweise in dem ROM der ECU 4 gespeichert werden. In 2 stellt die Längsachse die Last der Brennkraftmaschine 1 dar und stellt die Querachse die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 dar. Der Verbrennungsspülbereich A, bei dem die Last und die Drehzahl niedrig sind, ist durch einen Bereich angedeutet, der mit einer schrägen Schraffur gefüllt ist. Der Abgaszugabespülbereich, bei dem die Last und die Drehzahl im mittleren Bereich sind, ist durch einen Bereich angedeutet, der mit Punkten gefüllt ist. In diesem Fall wird die Fettspülsteuerung in einem Bereich unterbunden, in dem die Last und die Drehzahl hoch sind.
Die 3 und 4 sind Ablaufdiagramme, die den Fettspülprozess und den Katalysatorverschlechterungsbewertungsprozess zeigen, die durch die ECU 4 durchgeführt werden. 5 ist ein Zeitdiagramm, das die Betriebe der Prozesse der 3 und 4 zeigt. In 5 entsprechen die Bereiche A1–A4 dem Verbrennungsspülbereich A und die Bereiche B1–B4 dem Abgaszugabespülbereich B.
Die in den 3 und 4 gezeigten Prozesse können gestartet werden, wenn Energie zu der ECU 4 zugeführt wird (wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine 1 durch die Betätigung eines Schlüsselschalters betrieben wird), und wird beendet, wenn die Energiezufuhr für die ECU 4 aufgehoben wird (wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine 1 durch die Betätigung des Schlüsselschalters angehalten wird).
Wie in 3 gezeigt ist, wird zuerst bei Schritt S101 bestimmt, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Bereich (Spülunterbindungsbereich) befindet, in dem die Fettspülsteuerung unterbunden wird oder nicht. Insbesondere wird die Bestimmung unter Bezugnahme auf das Kennfeld, das in 2 in dem ROM der ECU 4 gespeichert ist, auf der Grundlage der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt. Wenn somit bestimmt wird, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Bereich befindet, in dem die Fettspülsteuerung unterbunden wird (nämlich wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S101 „JA" ist), wird der in 3 gezeigte Prozess vom Schritt S101 wiederholt.
Wenn bestimmt wird, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Bereich befindet, in dem die Fettspülsteuerung nicht unterbunden ist (wenn nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S101 „NEIN" ist), wird Schritt S102 durchgeführt. In dem Fall, dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wird die Fettspülsteuerung durchgeführt.
Bei Schritt S102 wird bestimmt, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Verbrennungsspülbereich A befindet oder nicht. Insbesondere wird die Bestimmung unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Kennfeld auf der Grundlage der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt. Wenn somit bestimmt wird, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Verbrennungsspülbereich A befindet (insbesondere wenn das Bestimmungsergebnis von Schritt S101 „NEIN" ist, wenn nämlich der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Abgaszugabespülbereich B befindet, wird Schritt S103 durchgeführt.
Bei Schritt S103 wird ein Anfangsspülgrenzwert Qnox1, der die Bedingung zum Starten der Abgaszugabespülsteuerung ist, unter Bezugnahme auf 5 eingerichtet. Dann wird bei Schritt S104 bestimmt, ob die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie der Anfangsspülgrenzwert Qnox1 ist oder nicht.
Wenn die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie der Anfangsspülgrenzwert Qnox1 ist (wenn nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S104 „JA" ist), wird der Schritt S105 durchgeführt.
Bei Schritt S105 wird bestimmt, ob die Temperatur des NOx-Katalysators 33, die durch einen Temperatursensor (nicht gezeigt) erfasst wird, sich in einem Temperaturbereich (beispielsweise im Wesentlichen von 200°C bis 450°C) befindet oder nicht, in dem die Reduktion des NOx möglich ist. Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 33 sich in dem Temperaturbereich befindet (wenn nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S105 „JA" ist), wird Schritt S106 durchgeführt, um den Abgaszugabespülsteuerungsprozess durchzuführen (Bezugnahme auf Bereich B1 in 5).
Bei Schritt S104 kann die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 auf der Grundlage der Konzentration des NOx, der Durchflussmenge des Abgases und der Reinigungsrate des NOx-Katalysators 33 berechnet werden. Alternativ kann die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 ebenso auf der Grundlage der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine 1 vom Ende der vorhergehenden Fettspülsteuerung zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt geschätzt werden.
Bei Schritt S106 wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NOx-Katalysator 33 strömt, fett eingestellt, indem das Kraftstoffzufuhrventil 34 geöffnet wird und der Kraftstoff in das Abgasrohr 31 eingespritzt wird. Somit wird NOx, das durch den NOx-Katalysator 33 absorbiert wurde, reduziert und entfernt.
In dem Fall der Abgaszugabespülsteuerung wird, da unbekannt ist, ob die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 null geworden ist oder nicht, der in 3 gezeigte Prozess von Schritt S101 wiederholt, nachdem Schritt S106 beendet ist.
Darüber hinaus wird in dem Fall, dass die Prozessbedingung der Abgaszugabespülsteuerung nicht erfüllt ist (nämlich in dem Fall, dass das Bestimmungsergebnis des Schritts S104 oder des Schritts S105 „NEIN" ist), der in 3 gezeigte Prozess ebenso von Schritt S101 wiederholt.
Andererseits wird in dem Fall, dass das Bestimmungsergebnis des Schritts S102 „JA" ist, nämlich in dem Fall, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Verbrennungsspülbereich A befindet, Schritt S107 durchgeführt. Bei Schritt S107 wird bestimmt, ob die Temperatur des NOx-Katalysators 33 sich in dem Temperaturbereich befindet oder nicht, in dem die Reduktion von NOx möglich ist.
In dem Fall, dass bestimmt wird, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 33 sich in dem Temperaturbereich befindet, in dem die Reduktion von NOx möglich ist (wenn nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S107 „JA" ist), wird Schritt S108 durchgeführt.
Bei Schritt S108 wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 1 sich in einem stationären Betriebszustand befindet oder nicht. In dem Fall, dass bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine 1 sich in dem stationären Betriebszustand befindet (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S108 „JA" ist), wird Schritt S109 durchgeführt, um die Verbrennungsspülsteuerung auszuführen (unter Bezugnahme auf den Bereich A1, der in 5 gezeigt ist).
Bei Schritt S108 wird in dem Fall, dass der Zustand, dass die Last und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 konstant sind, sich für eine Dauer fortsetzt, die größer als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert ist (beispielsweise größer als eine Sekunde und kleiner als zwei Sekunden ist), bestimmt, dass die Brennkraftmaschine 1 sich in dem stationären Betriebszustand befindet.
Insbesondere wird bei Schritt S109 das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases, das zu dem NOx-Katalysator 33 strömt, durch Erhöhen der Einspritzmenge des Kraftstoffs in den Zylinder der Brennkraftmaschine 1 fett eingestellt, so dass das NOx, das durch den NOx-Katalysator 33 absorbiert wurde, reduziert und entfernt wird. Die Verbrennungsspülsteuerung bei Schritt S109 wird nämlich ungeachtet der Absorptionsmenge des NOx des NOx-Katalysators 33 durchgeführt.
Darauf wird bei Schritt S110 bestimmt, ob die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wurde oder nicht, bis die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 ungefähr null wird. Insbesondere wird das Luftkraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des NOx-Katalysators 33 zu fett umgeschaltet, wenn die Reduktion des absorbierten NOx bei dem Verbrennungsspülsteuerprozess beendet ist. Daher wird bestimmt, dass die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wurde, bis die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 ungefähr null wird, nämlich in dem Fall, dass die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wurde, bis das Luftkraftstoffverhältnis, das durch den zweiten A/F-Sensor 36 erfasst wird, ein Wert im fetten Bereich wird.
Somit kann in dem Fall, dass die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wurde, bis die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 ungefähr null wird (insbesondere das Bestimmungsergebnis des Schritts S110 „JA" ist), nämlich in dem Fall, dass einmal die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 auf im Wesentlichen gleich null zurückgesetzt wird, die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 nach dem Zurücksetzen geschätzt werden, so dass der Katalysatorverschlechterungsbewertungsprozess durchgeführt werden kann.
Somit wird in dem Fall, dass das Bestimmungsergebnis des Schritts S110 „JA" ist, Schritt S111 durchgeführt, der in 4 gezeigt ist. Dann wird die Katalysatorverschlechterungsbewertung in dem Fall durchgeführt, dass die vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind.
Andererseits ist es in dem Fall, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 nicht auf im Wesentlichen gleich null zurückgesetzt wird (nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S110 „NEIN" ist), schwierig, die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 zu schätzen, so dass die Katalysatorverschlechterungsbewertung nicht mit einer befriedigenden Genauigkeit durchgeführt werden kann. Somit wird der in 3 gezeigte Prozess von Schritt S101 wiederholt. Darüber hinaus wird in dem Fall, dass die Prozessbedingung der Verbrennungsspülsteuerung nicht erfüllt ist, nämlich in dem Fall, dass das Bestimmungsergebnis des Schritts S107 oder des Schritts S108 „NEIN" ist, der in 3 gezeigte Prozess ebenso von Schritt S101 wiederholt.
Als nächstes wird der Prozess, nachdem bestimmt wird, dass die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wurde, bis die NOx-Absorptionsmenge des NO-Katalysators 33 ungefähr null wird (insbesondere das Bestimmungsergebnis von Schritt S110 „JA" ist), unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Zuerst wird bei Schritt S111 ein Verbrennungsspülgrenzwert Gnox2 (ein erster Grenzwert) für den Start der Verbrennungsspülsteuerung eingestellt und wird ein Abgaszugabespülgrenzwert Gnox3 (ein zweiter Grenzwert) für den Start der Abgaszugabespülsteuerung eingestellt (mit Bezugnahme auf 5). In diesem Fall werden die drei Grenzwerte eingestellt, dass Gnox1 < Gnox2 < Gnox3 gilt.
Dann wird Schritt S112 durchgeführt. Bei Schritt S112 wird bestimmt, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Bereich befindet oder nicht, in dem die Fettspülsteuerung unterbunden wird. In dem Fall, dass bestimmt wird, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Bereich befindet, in dem Fettspülsteuerung unterbunden ist (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S112 „JA" ist), Schritt S112 wiederholt.
Andererseits wird in dem Fall, dass bestimmt wird, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Bereich befindet, in dem die Fettspülsteuerung unterbunden ist (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S112 „NEIN" ist) wird, Schritt S113 wiederholt. Die Fettspülsteuerung wird in dem Fall durchgeführt, dass die vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind.
Bei Schritt S113 wird bestimmt, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Verbrennungsspülbereich A befindet oder nicht. In dem Fall, dass bestimmt wird, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Verbrennungsspülbereich A befindet (nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S113 „JA" ist) wird, Schritt S114 durchgeführt.
Bei Schritt S114 wird bestimmt, ob die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie der Verbrennungsspülgrenzwert Qnox2 ist. In dem Fall, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie der Verbrennungsgrenzwert Qnox2 ist (nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S114 „JA" ist), wird weitergehend bei Schritt S115 bestimmt, ob die Temperatur des NOx-Katalysators 33 sich in dem vorbestimmten Bereich befindet oder nicht, in dem die Reduktion des NOx möglich ist.
In dem Fall, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 33 sich in dem vorbestimmten Bereich befindet, in dem die Reduktion von NOx möglich ist (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S115 „JA" ist), wird weitergehend bei Schritt S116 bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 1 sich in dem stationären Betriebszustand befindet oder nicht.
In dem Fall, dass bestimmt wird, dass sich die Brennkraftmaschine in dem stationären Betriebszustand befindet (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S116 „JA" ist), wird Schritt S117 durchgeführt, so dass die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wird (unter Bezugnahme auf Bereich A2 und A3, die in 5 gezeigt sind).
Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis des Schritts S114 oder S115 oder S116 „NEIN" ist (nämlich die Prozessbedingung der Verbrennungsspülsteuerung nicht erfüllt ist), wird der in 4 gezeigte Prozess von Schritt S112 wiederholt.
Nach Schritt S117 wird Schritt S118 durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wurde oder nicht, bis die Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 ungefähr null wird.
In dem Fall, dass bestimmt wird, dass die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wurde, bis die Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 ungefähr null wird (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S118 „JA" ist), die Katalysatorverschlechterungsbewertung bei Schritt S119 durchgeführt.
In diesem Fall wird die Katalysatorverschlechterungsbewertung durchgeführt, um den Verschlechterungsgrad des Katalysators durch Vergleichen einer erwarteten Reduktionsmenge von NOx (beispielsweise diejenige, die auf der Grundlage einer Eigenschaft des Katalysators vor der Verschlechterung berechnet werden kann) mit der Reduktionsmenge des NOx zu bestimmen, das praktisch über die Verbrennungsspülsteuerung reduziert wurde.
Nachdem die Katalysatorverschlechterungsbewertung bei Schritt S119 beendet ist, wird der in 4 gezeigte Prozess von Schritt S112 wiederholt. In dem Fall, dass bei Schritt S118 bestimmt wird, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 nicht auf ungefähr null zurückgestellt ist (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S118 „NEIN" ist), der Prozess von Schritt S101 wiederholt, der in 3 gezeigt ist.
Andererseits wird in dem Fall, dass bei Schritt S113 bestimmt wird, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Verbrennungsspülbereich A befindet, nämlich dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in dem Abgaszugabespülbereich B liegt, Schritt S120 durchgeführt.
Bei Schritt S120 wird bestimmt, ob die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie der Abgaszugabespülgrenzwert Qnox3 ist oder nicht. In dem Fall, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie der Abgaszugabespülgrenzwert Qnox3 ist (nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritt S120 „JA" ist), Schritt S121 durchgeführt.
Bei Schritt S121 wird bestimmt, ob die Temperatur des NOx-Katalysators 33 sich in dem vorbestimmten Bereich befindet, oder nicht, in dem die Reduktion von NOx möglich ist. In dem Fall, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 33 sich in dem vorbestimmten Bereich befindet (nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S121 „JA" ist) wird, die Abgaszugabespülsteuerung bei Schritt S122 durchgeführt (unter Bezugnahme auf den Bereich 64, der in 5 gezeigt ist).
In diesem Fall wird, da nicht bekannt ist, ob die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 auf im Wesentlichen gleich null zurückgesetzt wurde oder nicht, der Prozess von Schritt S101 wiederholt, der in 3 gezeigt ist, nachdem Schritt S122 beendet ist. Darüber hinaus wird in dem Fall, dass die Prozessbedingung der Abgaszugabesteuerung nicht erfüllt ist (nämlich das Bestimmungsergebnis von Schritt S120 und S121 „NEIN" ist), der in 4 gezeigte Prozess von Schritt S112 wiederholt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden, da der Verbrennungsspülgrenzwert Qnox2 kleiner als der Abgaszugabespülgrenzwert Qnox3 eingestellt ist, die Gelegenheiten für die Verbrennungsspülsteuerung vermehrt. Daher werden die Gelegenheiten der Katalysatorverschlechterungsbewertung vermehrt. Darüber hinaus wird in zumindest einem der folgenden zwei Fälle die Verbrennungsspülsteuerung (Schritt S109) ungeachtet der NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 durchgeführt, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in dem vorbestimmten Zustand befindet, in dem die Verbrennungsspülsteuerung ausgewählt wird (wenn nämlich das Bestimmungsergebnis des Schritts S102 „JA" ist). Der erste Fall ist, dass die Verbrennungsspülsteuerung beendet wurde, bevor die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 null wird, nämlich unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 (nämlich in dem Fall, dass das Bestimmungsergebnis des Schritts S110 oder S118 „NEIN" ist). Der zweite Fall ist unmittelbar nach dem Ende der Abgaszugabespülsteuerung (Schritt S106 und Schritt S122).
Daher kann die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 frühzeitig auf ungefähr null zurückgestellt werden, so dass die Katalysatorverschlechterungsbewertung frühzeitiger mit einer verbesserten Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Somit wird die Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen, um wahlweise die Verbrennungsspülsteuerung und die Abgaszugabespülsteuerung als Reaktion auf den Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchzuführen. Der Verbrennungsspülsteuerprozess wird in dem Fall durchgeführt, dass eine NOx-Absorptionsmenge eines NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie ein erster Grenzwert ist, und der Abgaszugabespülsteuerprozess wird in dem Fall durchgeführt, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators 33 größer als oder gleich wie ein zweiter Grenzwert ist, der größer als der erste Grenzwert ist.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit: einem NOx-Katalysator (33), der in einer Abgasvorrichtung der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei der NOx-Katalysator (33) NOx absorbiert, wenn ein Luftkraftstoffverhältnis mager ist, und NOx, das absorbiert wurde, reduziert, wenn das Luftkraftstoffverhältnis fett ist, so dass das NOx freigesetzt wird; und einer Steuereinheit (4) zum wahlweisen Durchführen einer Verbrennungsspülsteuerung und einer Abgaszugabespülsteuerung als Reaktion auf einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, wobei: die Verbrennungsspülsteuerung durchgeführt wird, um Kraftstoff zur Reduktion für den NOx-Katalysator (33) zuzuführen, indem eine Menge des Kraftstoffs, der für die Brennkraftmaschine zugeführt wird, so eingestellt wird. dass das Luftkraftstoffverhältnis fett wird; wobei die Abgaszugabespülsteuerung durchgeführt wird, um Kraftstoff zur Reduktion zu einem Teil der Abgasvorrichtung einer stromaufwärtigen Seite des Abgases mit Bezug auf den NOx-Katalysator (33) hinzuzugeben; und wobei die Steuereinheit (4) einen Verschlechterungsgrad des NOx-Katalysators (33) auf der Grundlage einer Menge NOx bewertet, die bei dem NOx-Katalysator (33) durch die Verbrennungsspülsteuerung reduziert und freigesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) die Verbrennungsspülsteuerung in dem Fall durchführt, dass eine NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) größer als oder gleich wie ein erster Grenzwert ist, und die Abgaszugabespülsteuerung in dem Fall durchführt, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) größer als oder gleich wie ein zweiter Grenzwert ist, wobei der erste Grenzwert kleiner als der zweite Grenzwert ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (4) den Verschlechterungsgrad des NOx-Katalysators (33) in dem Fall bewertet, dass die Verbrennungsspülsteuerung vorangeschritten ist, bis die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) im Wesentlichen null wird.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei in zumindest einem eines ersten Falls und eines zweiten Falls die Steuereinheit (4) die Verbrennungsspülsteuerung ungeachtet der NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) durchführt, wenn die Brennkraftmaschine sich in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet, in dem die Verbrennungsspülsteuerung ausgewählt wird, wobei der erste Fall ist, dass die Verbrennungsspülsteuerung beendet wird, bevor die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) im Wesentlichen null wird, unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine, wobei der zweite Fall unmittelbar nach dem Ende der Abgaszugabespülsteuerung ist.
Abgasreinigungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit: einem Verbrennungsspülsteuerprozess zum Zuführen von Kraftstoff zur Reduktion für einen NOx-Katalysator (33), der in einer Abgasvorrichtung der Brennkraftmaschine angeordnet ist, durch Einstellen einer Menge des Kraftstoffs, der für die Brennkraftmaschine zugeführt wird, so dass ein Luftkraftstoffverhältnis fett wird; und einem Abgaszugabespülsteuerprozess zum Zugeben von Kraftstoff zur Reduktion zu einem Teil der Abgasvorrichtung einer stromaufwärtigen Seite des Abgases mit Bezug auf den NOx-Katalysator (33), wobei der Verbrennungsspülsteuerprozess und der Abgaszugabespülsteuerprozess wahlweise als Reaktion auf einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsspülsteuerprozess in dem Fall durchgeführt wird, dass die eine NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) größer als oder gleich wie ein erster Grenzwert ist, und der Abgaszugabespülsteuerprozess in dem Fall durchgeführt wird, dass die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) größer als oder gleich wie ein zweiter Grenzwert ist, der größer als der erste Grenzwert ist.
Abgasreinigungsverfahren gemäß Anspruch 4, ferner mit einem Bewertungsprozess zum Bewerten eines Verschlechterungsgrads des NOx-Katalysators (33) auf der Grundlage einer Menge NOx, die bei dem NOx-Katalysator (33) durch den Verbrennungsspülsteuerprozess reduziert und freigesetzt wird.
Abgasreinigungsverfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Bewertungsprozess in dem Fall durchgeführt wird, dass der Verbrennungsspülsteuerprozess durchgeführt wurde, bis die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) im Wesentlichen null wird.
Abgasreinigungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 4–6, wobei in zumindest einem eines ersten Falls und eines zweiten Falls der Verbrennungsspülsteuerprozess ungeachtet der NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) durchgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine sich in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet, in dem der Verbrennungsspülsteuerprozess ausgewählt wird, wobei der erste Fall ist, dass der Verbrennungsspülsteuerprozess beendet wird, bevor die NOx-Absorptionsmenge des NOx-Katalysators (33) im Wesentlichen null wird, unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine, wobei der zweite Fall unmittelbar nach dem Ende des Abgaszugabespülsteuerprozesses ist.