DE102007000359A1

DE102007000359A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102007000359A1
Application number: DE102007000359A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kariya Kojima; Jun Kariya Kawamura; Masumi Kariya Kinugawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2027-06-30
Also published as: US20080010977A1; JP4645543B2; US7832202B2; DE102007000359B4; JP2008019790A

Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung erfasst ein Luft-Kraftstoffverhältnis von Abgas, das in einen Katalysator (32) einströmt, und führt eine Anfettungsreinigungssteuerung für ein Zuführen von Kraftstoff für eine Reduktion zu dem Katalysator (32) durch. Die Vorrichtung berechnet eine Reduziermittelgesamtmenge, die für die Reduktion während der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, auf Basis des Luft-Kraftstoffverhältnisses und einer Frischluftmenge bei bzw. während der Anfettungsreinigungssteuerung. Die Vorrichtung stellt einen bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand für ein Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses in einem gewissen Bereich ein, der eine genauere Messung des Luft-Kraftstoffverhältnisses als in der Anfettungsreinigungssteuerung ermöglicht. Die Vorrichtung korrigiert die Reduziermittelgesamtmenge auf Basis einer Differenz zwischen einem Einspritzmengenbefehlswert bei der Anfettungsreinigungssteuerung und dem Einspritzmengenbefehlswert in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand und des Luft-Kraftstoffverhältnisses, das in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand erfasst wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, der einen NOx-Katalysator hat.
Stand der Technik
Ein Okklusions-Reduktions-NOx-Katalysator (LNT) okkludiert NOx in einem mageren Zustand und gibt das NOx nach einem Reduzieren des NOx mit HC oder CO in einem fetten Zustand ab. Wenn sich eine NOx-Okklusionsmenge erhöht, verschlechtert sich die NOx-Okklusionsleistung bzw. NOx-Okklusionsfähigkeit. Falls die NOx-Okklusionsleistung bzw. NOx-Okklusionsfähigkeit gesättigt ist, geht die Funktion als NOx-Katalysator verloren. Deshalb wird Kraftstoff als ein Reduziermittel zu dem NOx-Katalysator durch periodisches Herstellen eines fetten Zustands zugeführt. Auf diese Weise wird die NOx-Okklusionsmenge in dem NOx-Katalysator durch Reduzieren und Freisetzen des okkludierten NOx beseitigt. Dieser Prozess wird allgemein als Reinigungssteuerung unter Anfettung bzw. als Anfettungsreinigungssteuerung bezeichnet.
Eine Anhäufung einer Schwefelkomponente, die in dem Kraftstoff enthalten ist, verschlechtert die NOx-Okklusionsleistung des NOx-Okklusions-Reduktions-NOx-Katalysators. Wenn sich eine große Menge der Schwefelkomponente anhäuft, wird ein Zustand bewirkt, der eine Schwefelfreisetzbedingung erfüllt (Temperatur > 600 °C, Luft-Kraftstoffverhältnis ≤ 14,5) um die Schwefelkomponente freizusetzen. Dieser Prozess wird im Allgemeinen Erholung von einer Schwefelvergiftung genannt. Dieser Prozess wird durch Schätzen eines Grads der Verschlechterung durchgeführt, bspw. immer nach 1000 km Fahrdistanz. Dieser Prozess bewirkt aufgrund der erhöhten Temperatur eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und eine Wärmeverschlechterung bzw. -zerstörung einer Katalysatorkomponente. Falls der Verschlechterungsgrad der NOx-Okklusionsleistung aufgrund der Anhäufung der Schwefelkomponente mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann, kann die Erholung von einer Schwefelvergiftung durchgeführt werden, wenn es notwendig ist. Demzufolge kann die Häufigkeit des Durchführens der Erholung von einer Schwefelvergiftung minimiert werden. Aus diesem Grund ist eine exakte Verschlechterungsbestimmungstechnik des NOx-Katalysators gewünscht.
Beispielsweise vergleicht ein Verfahren, das in JP-A-2000-34946 beschrieben ist, eine beweisbare bzw. nachweisbare Menge des NOx, das in dem NOx-Katalysator okkludiert ist (oder die Menge, die dessen Charakteristik anzeigt), bei der Zeit des Startens der Anfettungsreinigungssteuerung mit der Menge des NOx, das tatsächlich okkludiert worden ist, (oder der Menge, die dessen Charakteristik anzeigt), um die Leistungsverschlechterung des Okklusions-Reduktions-NOx-Katalysators zu erfassen. Die Menge des tatsächlich okkludierten NOx (tatsächliche NOx-Okklusionsmenge) ist gleich bzw. äquivalent zu der Menge des Reduziermittels, das durch den NOx-Katalysator verbraucht wird, während die Anfettungsreinigungssteuerung einmal durchgeführt wird. Deshalb kann die tatsächliche NOx-Okklusionsmenge dadurch geschätzt werden, dass im Voraus eine Beziehung zwischen der Kraftstoffmenge, die als das Reduziermittel verbraucht wird, und der NOx-Menge, die reduziert werden kann, erfasst wird, und zwar durch Schätzen der Kraftstoffmenge, die als das Reduziermittel verbraucht wird, auf Basis eines Luft-Kraftstoffverhältnisses, das mit einem A/F-Sensor stromaufwärts des NOx-Katalysators erfasst wird, und einer Menge von Frischluft (die mit einem Luftmengenmesser oder dergleichen erfasst wird) erfasst wird, die zu dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
Falls jedoch der fette Zustand durch Verbrennung in einem Kompressionszündungsverbrennungsmotor bewirkt wird, wird die Verbrennung in vielen Fällen instabil. In solchen Fällen kann die HC-Komponente variieren, oder 1% oder mehr von Restsauerstoff kann selbst in dem fetten Zustand enthalten sein. Als eine Folge verschiebt sich die Ausgabe des A/F-Sensors. Da die Kraftstoffmenge, die in der Reduktion verbraucht wird, unter Verwendung eines Signals des A/F-Sensors geschätzt wird, dessen Ausgabe sich verschoben hat, das heißt unter Verwendung der Luft-Kraftstoffverhältnisinformation mit geringer Genauigkeit, vergrößert sich ein Schätzfehler der Kraftstoffmenge, die in der Reduktion verbraucht worden ist. Demzufolge vergrößert sich ein Schätzfehler der tatsächlichen NOx-Okklusionsmenge. Als eine Folge kann eine genaue Verschlechterungsbestimmung des NOx-Katalysators nicht durchgeführt werden.
Es gibt ein weiteres Verfahren für ein Erhalten der Luft-Kraftstoffverhältnisinformation. Das Verfahren schätzt die Luft-Kraftstoffverhältnisinformation auf Basis der Kraftstoffeinspritzmenge, die von einem Einspritzmengenbefehlswert berechnet wird, der zu dem Einspritzelement ausgegeben wird, und der Frischluftmenge. Jedoch hat das Einspritzelement im Allgemeinen einen Verstärkungsfehler und einen Versatzfehler zwischen einer Befehlseinspritzmenge, die zu einem Einspritzmengenbefehlswert korrespondiert, und einer tatsächlichen Einspritzmenge. Eine Variation einer Zeitspanne von einem Erregungsbeginn zu einem tatsächlichen Ventilöffnen einer Düse ist eine Komponente des Versatzfehlers, und eine Variation eines Strömungsratenwiderstands der Düse ist eine Komponente des Verstärkungsfehlers. Deshalb ist es schwierig ein exaktes Luft-Kraftstoffverhältnis von dem Frischluftmengenmesswert und dem Einspritzmengenbefehlswert zu schätzen. Als eine Folge ist es schwierig, eine Verschlechterungsbestimmung des NOx-Katalysators genau durchzuführen.
Darstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine genaue Berechnung einer Menge von Reduziermittel zu realisieren, das durch einen NOx-Katalysator in einer Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird.
Technische Lösung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfasst eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor ein Luft- Kraftstoffverhältnis von Abgas, das ein einen NOx-Katalysator einströmt, mit einem A/F-Sensor und führt eine Anfettungsreinigungssteuerung durch, bei der ein Einspritzmengenbefehlswert derart eingestellt wird, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis fett wird, um Kraftstoff für eine Reduktion zu dem NOx-Katalysator zuzuführen. Die Abgasreinigungsvorrichtung berechnet eine Reduziermittelgesamtmenge, die für die Reduktion während der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, auf Basis des Luft-Kraftstoffverhältnisses in bzw. bei der Anfettungsreinigungssteuerung und einer Frischluftmenge in bzw. bei der Anfettungsreinigungssteuerung. Die Abgasreinigungsvorrichtung stellt einen bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand ein, in dem das Luft-Kraftstoffverhältnis in einem gewissen Luft-Kraftstoffverhältnisbereich gesteuert wird, der eine präzisere Messung des Luft-Kraftstoffverhältnisses gestattet als in der Anfettungsreinigungssteuerung. Die Abgasreinigungsvorrichtung korrigiert den Wert der Reduziermittelgesamtmenge auf Basis einer Einspritzmengenbefehlswertdifferenz, die eine Differenz zwischen einem Einspritzmengenbefehlswert in der Anfettungsreinigungssteuerung und dem Einspritzmengenbefehlswert in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand ist, und dem Luft-Kraftstoffverhältnis, das mit dem A/F-Sensor in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand erfasst wird.
Auf diese Weise kann ein Versatzfehler zwischen einer Befehlseinspritzmenge, die zu einem Einspritzmengenbefehlswert korrespondiert, und einer tatsächlichen Einspritzmenge durch Verwenden der Einspritzmengenbefehlswertdifferenz in der Form der Differenz aufgehoben werden. Darüber hinaus kann auch ein Verstärkungsfehler signifikant verringert werden, weil die Befehlseinspritzmengendifferenz, die zu der Einspritzmengenbefehlswertdifferenz korrespondiert, viel geringer als die tatsächliche Einspritzmenge ist (z.B. ist die Befehlseinspritzmengendifferenz ungefähr ein Zehntel der tatsächlichen Einspritzmenge). Deshalb kann die Einspritzmengenbefehlswertdifferenz als hochpräzise Information betrachtet werden.
Wenn die Reduziermittelgesamtmenge durch eine Reduziermittelgesamtmengenberechnungsvorrichtung unter Verwendung der Luft-Kraftstoffverhältnisinformation mit niedriger Genauigkeit berechnet wird, erhöht sich der Schätzfehler. Jedoch wird der Wert der Reduziermittelgesamtmenge auf Basis der hochpräzisen Einspritzmengenbefehlswertdifferenzinformation und der hochpräzisen Luft-Kraftstoffverhältnisinformation korrigiert. Demzufolge kann die Menge des Reduziermittels, das in dem NOx-Katalysator in der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, korrekt berechnet werden. Als eine Folge können eine exakte Annahme bzw. Schätzung der tatsächlichen NOx-Okklusionsmenge und eine exakte Verschlechterungsbestimmung des NOx-Katalysators durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen
Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen genauso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile werden verständlich von einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der angehängten Ansprüche und den Zeichnungen, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Verbrennungsmotor zeigt, der eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Ablauf eines Verschlechterungsbestimmungsprozesses eines NOx-Katalysators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Reduziermittelgesamtmengenberechnungsprozess gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Reduziermittelgesamtmengenkorrekturprozess und einen Prozess zur Berechnung einer tatsächlichen NOx-Okklusionsmenge gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Ablaufs von 2 zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Reduziermittelgesamtmenge und einer NOx-Okklusionsmenge zeigt;
7 ist ein Diagramm, das einen Grad einer Variation einer Ausgabe eines A/F-Sensors bezüglich eines echten bzw. wirklichen Luft-Kraftstoffverhältnisses zeigt;
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Reduziermittelgesamtmenge und der NOx-Okklusionsmenge zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Befehlseinspritzmenge und einer tatsächlichen Einspritzmenge zeigt;
10 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 ist ein Diagramm, das einen Beziehung zwischen einem Luft-Kraftstoffverhältnis und einem Drehmoment eines Verbrennungsmotors gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf 1 ist ein Verbrennungsmotor dargestellt, der eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat. Wie in 1 gezeigt ist, sind Einspritzelemente 11 an einer Hauptkörpersektion bzw. einem Hauptkörperabschnitt des Verbrennungsmotors 1 (genauer gesagt einem Kompressionszündungsverbrennungsmotor) montiert. Die Einspritzelemente 11 sind mit einer Commonrail (nicht gezeigt) verbunden, die Hochdruckkraftstoff speichert. Die Einspritzelemente 11 spritzen den Hochdruckkraftstoff, der von der Commonrail zugeführt wird, in Zylinder des Verbrennungsmotors 1 ein.
Ein Luftmengenmesser 22 als eine Frischluftmengenerfassungsvorrichtung, die eine Menge von Frischluft erfasst, die zu dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird, und eine Einlassdrossel 23, die stromabwärts des Luftmengenmessers 22 für ein Regulieren der Menge der Frischluft angeordnet ist, sind in einem Einlass- bzw. Ansaugrohr 21 des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen.
Ein NOx-Katalysator 32 (LNT) ist in einem Abgasrohr 31 des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen. Der NOx-Katalysator okkludiert NOx, das im Abgas enthalten ist, wenn ein Luft-Kraftstoffverhältnis mager ist, und reduziert das NOx und setzt dieses frei, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fett ist. Ein erster A/F-Sensor 33 für ein Erfassen des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases, das in den NOx-Katalysator 32 einströmt, ist stromaufwärts des NOx-Katalysators 32 in dem Abgasrohr 31 vorgesehen. Ein zweiter A/F-Sensor 34 für ein Erfassen des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases, das aus dem NOx-Katalysator 32 ausströmt, ist stromabwärts des NOx-Katalysators 32 in dem Abgasrohr 31 vorgesehen.
Die Ausgaben der vorstehend erwähnten, verschiedenen Sensoren werden in eine ECU 7 eingegeben. Die ECU hat einen Mikrocomputer, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem EEPROM und dergleichen (nicht dargestellt) besteht. Die ECU führt eine vorbestimmte Berechnung auf Basis der Signale durch, die von den Sensoren eingegeben werden, und steuert Betriebe verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors 1. Beispielsweise berechnet die ECU 7 eine Befehlseinspritzmenge auf Basis einer Last und einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 1, und berechnet einen Einspritzmengenbefehlswert, der einer Einspritzelementantriebszeitspanne entspricht, von der Befehlseinspritzmenge. Dann gibt die ECU 7 ein Einspritzmengebefehlswertsignal zu dem Einspritzelement 11 aus.
Als nächstes wird ein Verschlechterungsbestimmungsprozess des NOx-Katalysators 32 erklärt, der durch die ECU 7 in der Abgasreinigungsvorrichtung durchgeführt wird. 2 ist ein Diagramm, das einen Ablauf des Verschlechterungsbestimmungsprozesses des NOx-Katalysators 32 zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, wird eine Reduziermittelgesamtmenge Qlnt als die Summe des Kraftstoffs, der für die Reduktion verbraucht wird, während die Anfettungsreinigungssteuerung einmal durchgeführt wird, auf Basis der Frischluftmenge Ga, die mit dem Luftmengemesser 22 erfasst wird, und den Luft-Kraftstoffverhältnissen AFin, AFout, die mit dem ersten und zweiten A/F-Sensor 33, 34 während der Anfettungsreinigungssteuerung erfasst werden, berechnet (Schritt S100). Der Wert der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt wird korrigiert (Schritt S200). Auf Basis des korrigierten Werts der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt wird eine Menge des NOx, die tatsächlich in dem NOx-Katalysator 32 okkludiert worden wäre (tatsächliche NOx-Okklusionsmenge NOXfin), bei dem Start der Anfettungsreinigungssteuerung geschätzt (Schritt S300).
Eine Menge des NOx, das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird (NOx-Abgabemenge DNOX) wird auf Basis der Last, der Drehzahl NE und einer Gasinformation (Frischluftmenge Ga, EGR-Rate und dergleichen) des Verbrennungsmotors 1 geschätzt (Schritt S400). Eine Menge des NOx, die in dem NOx-Katalysator 32 bei dem Start der Anfettungsreinigungssteuerung okkludiert worden wäre (Vorhersage-NOx-Okklusionsmenge PNOX) wird auf Basis der geschätzten NOx-Abgabemenge DNOX und einer im Voraus erfassten Charakteristik des Katalysators vor der Verschlechterung geschätzt (Schritt S500). Der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators 32 wird auf Basis einer Differenz zwischen der tatsächlichen NOx-Okklusionsmenge NOXfin, die bei Schritt S300 berechnet worden ist, und der Vorhersage-NOx-Okklusionsmenge PNOX bestimmt, die bei Schritt S500 berechnet worden ist, und ein Verschlechterungsbestimmungsflag D-FLAG wird gemäß dem Ergebnis der Verschlechterungsbestimmung erhöht oder erniedrigt (Schritt S600).
Da Schritte S400 bis S600 von den Schritten S100 bis S600 allgemeiner Wissenstand sind, werden nachstehend nur die Schritt S100 bis S300 im Detail erklärt.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Detail des Reduziermittegesamtmengenberechnungsprozesses von Schritt S100 zeigt. 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Detail des Gesamtreduziermittelgesamtmengenkorrekturprozesses von Schritt S200 und des Prozesses für eine Berechnung der tatsächlichen NOx- Okklusionsmenge von Schritt S300 zeigt. 5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel bei dem Voranschreiten der Prozesse von Schritten S100 bis S300 zeigt.
Zuerst wird der Reduziermittelgesamtmengenberechnungsprozess von Schritt S100 mit Bezug auf 3 und 5 im Detail erklärt. Dieser Prozess wird in einem konstanten Berechnungszyklus durchgeführt (bspw. 16 ms). Falls eine Schätz-NOx-Okklusionsmenge des NOx-Katalysators 32, die durch ein bekanntes Verfahren berechnet wird, einen bestimmten Wert erreicht, wird ein Einspritzmengenbefehlswert eingestellt, um zu bewirken, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis fett wird, um die Anfettungsreinigungssteuerung zu starten, und der Einspritzmengenbefehlswert zu dieser Zeit wird in einem internen Speicher gespeichert (Schritt S101). Zu dieser Zeit wird bei einer Zeit t1, wie in 5 gezeigt ist, die Frischluftmenge Ga von einem Wert Ga1 zu einem Wert Ga2 verringert und die Kraftstoffeinspritzmenge Q wird von einem Wert Q1 zu einem Wert Q2 erhöht, um den Zustand von einem normalen Zustand zu dem Anfettungsreinigungssteuerungszustand zu ändern. Diese Steuerung der Frischluftmenge Ga wird durch Schließen der Einlassdrossel 23 realisiert. Damit das Drehmoment T in dem Anfettungsreinigungssteuerungszustand dem Drehmoment T1 in dem normalen Zustand entspricht, wird eine Verbrennungsstartzeitabstimmung durch Ändern der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gesteuert. In 5 kennzeichnet LIMIT eine Fahrbarverhaltensgrenze.
Nachdem die Anfettungsreinigungssteuerung gestartet worden ist, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis AFin des Abgases, das in den NOx-Katalysator 32 einströmt (Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFin) mit dem ersten A/F-Sensor 33 erfasst, und das Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFin zu dieser Zeit wird in dem internen Speicher gespeichert (Schritt S102). Dann wird das Luft-Kraftstoffverhältnis AFout des Abgases, das aus dem NOx-Katalysator 32 ausströmt (Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout) mit dem zweiten A/F-Sensor 34 erfasst, und das Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout zu dieser Zeit wird in dem internen Speicher gespeichert (Schritt S103). Die Frischluftmenge Ga, die zu dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird, wird mit dem Luftmengenmesser 22 erfasst, und die Frischluftmenge zu dieser Zeit wird in dem internen Speicher gespeichert (Schritt S104).
Wie in 5 gezeigt ist, kommt das Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFin während der Anfettungsreinigungssteuerung in einen fetten Bereich. Das Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout weist im Wesentlichen den stöchiometrischen Wert (ungefähr 14,5) auf, während das NOx reduziert wird, das in dem NOx-Katalysator 32 okkludiert ist. Das Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout kommt in den fetten Bereich, wenn die Reduktion beendet ist und der Kraftstoff als das Reduziermittel durch den NOx-Katalysator 32 hindurchgeht. Das Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout nimmt einen magereren Wert als das Einström-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFin an, während die Reduktion des NOx durchgeführt wird, weil der Kraftstoff für die Reduktion in dem NOx-Katalysator 32 verbraucht wird. Deshalb kann die Menge des Kraftstoffs, der für die Reduktion in dem NOx-Katalysator 32 verbraucht wird, von einer Luft-Kraftstoffverhältnisdifferenz und der Frischluftmenge Ga berechnet werden.
Eine Reduziermittelmomentanmenge Drich wird durch folgenden Ausdruck (1) berechnet, und die Reduziermittelmomentanmenge Drich wird in dem internen Speicher gespeichert (Schritt S105 von 3). Die Reduziermittelmomentanmenge Drich ist die Menge des Kraftstoffs, der für die Reduktion in dem NOx-Katalysator 32 pro Berechnungszyklus verbraucht wird. Drich = (1/AFin – 1/AFout) × Ga Ausdruck (1)
Während die Reduktion des NOx durchgeführt wird, weist das Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout im Wesentlichen den stöchiometrischen Wert auf (ungefähr 14,5). Deshalb kann ein Luft-Kraftstoffverhältnis von 14,5 in Ausdruck (1) anstelle des Werts AFout verwendet werden, der mit dem zweiten A/F-Sensor 34 erfasst wird.
Nach Schritt S105 wird die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt als die Summe des Kraftstoffs, der für die Reduktion während der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, durch folgenden Ausdruck (2) berechnet (Schritt S106). Die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt wird durch Integrieren der Reduziermittelmomentanmenge Drich bis die Reduktion des NOx, das in dem NOx-Katalysator 32 okkludiert ist, durch die Anfettungsreinigungssteuerung beendet ist, berechnet (Schritt S107: JA). Qlnt = ∫Drich dt Ausdruck (2)
Die Beendigung der Reduktion des in dem NOx-Katalysator 32 okkludierten NOx durch die Anfettungsreinigungssteuerung wird auf Basis des Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnisses AFout bei Schritt S107 bestimmt. Es wird bestimmt, dass die Reduktion des NOx beendet ist, wenn das Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout gleich oder niedriger als ein bestimmter Wert wird (z.B. 14,3). Das heißt, es wird bestimmt, dass die Reduktion des NOx abgeschlossen ist, wenn die Reduktion des NOx, das in dem NOx-Katalysator 32 okkludiert ist, abgeschlossen ist und das Reduziermittel durch den NOx-Katalysator 32 hindurchgeht.
Die Bestimmung bei Schritt S107 wird auf Basis des Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnisses AFout durchgeführt, das mit dem zweiten A/F-Sensor 34 erfasst wird. Alternativ kann ein Sauerstoffsensor, der die Funktion hat, zu bestimmen, ob der Zustand ein magerer Zustand oder ein fetter Zustand ist, stromabwärts des NOx-Katalysators 32 installiert sein, und die Bestimmung bei Schritt S107 kann auf Basis der Information durchgeführt werden, die durch den Sauerstoffsensor erfasst wird.
Wenn Schritt S107 NEIN ist (d.h. wenn die Reduktion des NOx nicht abgeschlossen ist), wird der Prozess der Schritte S102 bis S106 wiederholt. Wenn die Reduktion des NOx abgeschlossen ist und Schritt S107 JA wird, wird die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt, die bei Schritt 106 berechnet worden ist, in dem internen Speicher gespeichert (Schritt 108), und die Anfettungsreinigungssteuerung wird beendet (Schritt S109).
Somit wird in dem Reduziermittelgesamtmengenberechnungsprozess die Anfettungsreinigungssteuerung durchgeführt, um das NOx, das in dem NOx-Katalysator 32 okkludiert ist, zu reduzieren und frei zu setzen, und die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt als die Gesamtmenge des Kraftstoffs, der für die Reduktion während der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, wird berechnet.
Idealerweise sollte dir Reduziermittelgesamtmenge Qlnt, die bei Schritt S106 berechnet wird, eine im Wesentlichen lineare Beziehung zu der NOx-Menge NOXfin haben (NOx-Okklusionsmenge NOXfin), die in dem NOx-Katalysator 32 okkludiert worden ist, bis die Anfettungsreinigungssteuerung ausgeführt wird. Falls die Beziehung im Voraus untersucht worden ist, kann die NOx-Okklusionsmenge NOXfin deshalb von der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt berechnet werden. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt und der NOx-Okklusionsmenge NOXfin. Ein X-Achsenabschnitt steigt in dem Graf von 6 an, weil der NOx-Katalysator 32 einen Sauerstoffspeicher hat und ein Teil des Reduziermittels verbraucht wird.
Falls jedoch der fette Zustand durch die Verbrennung in dem Kompressionszündungsverbrennungsmotor 1 bewirkt wird, verschieben sich die Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34. 7 zeigt den Grad der Variation der Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34 bezüglich des wahren bzw. wirklichen Luft-Kraftstoffverhältnisses (wahres bzw. wirkliches A/F). Die Variation der Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34 ist groß in einem Bereich des Luftkraftstoffverhältnisses geringer als 14,5, im Speziellen im Bereich des Luft-Kraftstoffverhältnisses nahe 14.
Deshalb ist das Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFin in der Anfettungsreinigungssteuerung eine ungenaue Luft-Kraftstoffverhältnisinformation. Ein großer Schätzfehler wird in der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt verursacht, die unter Verwendung dieserinformation geschätzt wird. Als eine Folge variiert die Beziehung zwischen der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt und der NOx-Okklusionsmenge NOXfin, wie durch eine Pfeilmarkierung in 8 gezeigt ist. Die Charakteristik unterscheidet sich von der Charakteristik der Umwandlungsformel, die vorher untersucht worden ist, so dass die NOx-Okklusionsmenge NOXfin nicht genau geschätzt werden kann.
Die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt kann mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden, falls der Grad des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gases, das zu dem NOx-Katalysator 32 in der Anfettungsreinigungssteuerung zugeführt wird, bekannt ist. Wie vorstehend beschrieben ist, gibt es ein Verfahren zum Erhalten der Luft-Kraftstoffverhältnisinformation durch Schätzen der Luft-Kraftstoffinformation auf Basis der Befehlseinspritmenge, die von dem Einspritzmengenbefehlswert des Einspritzelements 11 berechnet wird, und der Frischluftmenge. Jedoch existiert der Verstärkungsfehler Eg und der Versatzfehler Eo zwischen der Befehlseinspritzmenge Q und der tatsächlichen Einspritzmenge Qa, wie in 9 gezeigt ist. Deshalb ist es schwierig, das exakte Luft-Kraftstoffverhältnis zu schätzen.
Nun werden die Charakteristiken der A/F-Sensoren 33, 34 hinsichtlich Abgas eines Dieselmotors betrachtet. Das Luft-Kraftstoffverhältnis wird durch die HC-Komponente, die CO-Komponente und die Restsauerstoff-Komponente bestimmt. In dem Benzinmotor ist die CO-Komponente dominant, und die Ausgabe des A/F-Sensors 34 ist bei einem Luftkraftstoffverhältnis geringer als 14,5 stabilisiert. In dem Kompressionszündungsverbrennungsmotor ist die Verbrennung relativ unstabil, und beträchtliche Mengen der HC-Komponente, der CO-Komponente und der Restsauerstoffkomponente sind vorhanden, und die HC-Komponente beinhaltet Komponenten, die von dem Methan als eine niedrigmolekulare Komponente bis zu einer hochmolekularen Komponente variieren, bei dem Luftkraftstoffverhältnis geringer als 14,5. Als eine Folge sind die Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34 nicht stabilisiert. Bei dem Luftkraftstoffverhältnis von 14,5 oder höher ist die verbleibende Sauerstoffkonzentration im Wesentlichen dominant und die Verbrennung ist stabilisiert, so dass die Gaszusammensetzung der HC-Komponente auch stabilisiert ist. Deshalb sind, wie in 7 gezeigt ist, die Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34 auch stabilisiert.
Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform in dem Reduziermittelgesamtmengenkorrekturprozess (Schritt S200 von 2) ein Zustand des Luft-Kraftstoffverhältnisbereichs von 14,5 oder höher (bestimmter Luft-Kraftstoffverhältniszustand) bewirkt, in dem die Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34 stabilisiert sind. Somit wird das hochgenaue Luft- Kraftstoffverhältnis erhalten, und die ungefähre Menge des Reduziermittels wird geschätzt, das tatsächlich in dem Anfettungsreinigungssteuerungszustand zugeführt wird, und die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt, die bei Schritt S106 berechnet worden ist, wird korrigiert. In dem Prozess für ein Berechnen einer tatsächlichen NOX-Okklusionsmenge (Schritt S300 von 2) wird die NOX-Okklusionsmenge NOXfin auf Basis der korrigierten Reduziermittelgesamtmenge Qlnt·cal berechnet, die durch den Reduziermittelgesamtmengenkorrekturprozess berechnet worden ist.
Als nächstes wird der Reduziermittelgesamtmengenkorrekturprozess und der Prozess für eine Berechnung der tatsächlichen NOx-Okklusionsmenge detailliert mit Bezug auf 4 und 5 erklärt. Zuerst wird der bestimmte Luft-Kraftstoffverhältniszustand bei Zeit t2 eingestellt (Schritt S201). Die Frischluftmenge Ga entspricht z.B. der Frischluftmenge Ga2, die in der Anfettungsreinigungssteuerung verwendet wird. Somit kann ein Messfehler der Frischluftmenge Ga durch Anpassen der Frischluftmenge in dem bestimmten Luftkraftstoffverhältniszustand an die Frischluftmenge Ga2, die in der Anfettungsreinigungssteuerung verwendet wird, beseitigt werden. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird verringert, bis das Luft-Kraftstoffverhältnis ungefähr 15 wird. Bei Schritt S201 wird der Einspritzmengenbefehlswert zu dieser Zeit in dem internen Speicher gespeichert.
Dann wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit ta (bspw. 5 sek.) nach dem Einstellen des bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustands bei einer Zeit t2 vorübergegangen ist (Schritt S202). Falls die vorbestimmte Zeit ta nicht vorübergegangen ist (Schritt S202: NEIN), wird die Bestimmung bei Schritt S202 wiederholt. Falls die vorbestimmte Zeit ta vorübergegangen ist (Schritt S202: JA) wird geschätzt, dass ein Zustand hergestellt worden ist, der die Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34 stabilisiert, und der Prozess geht weiter zu Schritt S203.
Ein Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFcor in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand wird mit dem ersten A/F-Sensor 33 erfasst (Schritt S203). Dann wird der bestimmte Luft-Kraftstoffverhältniszustand bei einer Zeit t3 aufgehoben, und der normale Zustand wird wieder angenommen bzw. eingerichtet.
Das Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFcor in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand ist durch folgenden Ausdruck (3) ausgedrückt. Das Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFin in der Anfettungsreinigungssteuerung ist durch folgenden Ausdruck (4) ausgedrückt. Ausdruck (5) ist von Ausdrücken (3) und (4) abgeleitet. In Ausdrücken (3) bis (5) kennzeichnet Q die Befehlseinspritzmenge in der Anfettungsreinigungssteuerung und ΔQ kennzeichnet die Differenz zwischen der Befehlseinspritzmenge in der Anfettungsreinigungssteuerung und der Befehlseinspritzmenge in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand. AFcor = Ga/(Q – ΔQ) Ausdruck (3) Afin = Ga/Q Ausdruck (4) AFcor × (Q – ΔQ)/Q = Afin Ausdruck (5)[0057] Die wahre bzw. wirkliche Reduziermittelmomentanmenge Dcal in der Anfettungsreinigungssteuerung kann durch folgenden Ausdruck (6), der von Ausdruck (1) abgeleitet ist, der die Reduziermittelmomentanmenge Drich berechnet, und Ausdruck (5) berechnet werden. Dcal = (1/AFcor – 1/AFout) × Ga + ΔQ Ausdruck (6)
Bei Schritt S205 wird eine Information erhalten, die für ein Berechnen der wirklichen Reduziermittelmomentanmenge Dcal und eines Reduziermittelgesamtmengenkorrekturfaktors K erfordert ist. Bspw. werden die Daten, die in dem internen Speicher bei Schritten S101 bis S105 gespeichert worden sind (d.h. ein Einspritzmengenbefehlswert in einer Anfettungsreinigungssteuerung, ein Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFin, ein Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout, eine Frischluftmenge Ga und eine Reduziermittelmomentanmenge Drich) ausgelesen, und der Einspritzmengenbefehlswert in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand, der in dem internen Speicher bei Schritt S201 gespeichert wird, wird ausgelesen. Bei Schritt S205 wird die Befehlseinspritzmengendifferenz ΔQ auf Basis des Einspritzmengenbefehlswerts in der Anfettungsreinigungssteuerung und des Einspritzmengenbefehlswerts in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand berechnet. Bei Schritt S206 wird die wirkliche Reduziermittelmomentanmenge Dcal auf Basis von Ausdruck (6) berechnet.
Die wirkliche Reduziermittelmomentanmenge Dcal wird verwendet, um den Reduziermittelgesamtmengenkorrekturfaktor K zu berechnen, und erfordert keine hohe Genauigkeit. Das Ausström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFout zu dieser Zeit ist ungefähr 14,5 (Luft-Kraftstoffverhältnis bei der Zeit, wenn ein Überschussluftverhältnis λ1 ist. Wenn die wirkliche Reduziermittelmomentmenge Dcal durch Ausdruck (6) berechnet wird, kann deshalb ein Wert von 14,5 das Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFcor ersetzen.
Als nächstes wird bei Schritt S207 der Reduziermittelgesamtmengenkorrekturfaktor K von der wirklichen Reduziermittelmomentanmenge Dcal, die bei Schritt S206 berechnet worden ist, und einem Repräsentativwert Drich(rep) der Reduziermittelmomentanmenge Drich berechnet, die bei Schritt S105 berechnet worden ist. Der Korrekturfaktor K wird durch Teilen der wirklichen Reduziermittelmomentanmenge Dcal durch den Repräsentativwert Drich(rep) der Reduziermittelmomentanmenge Drich berechnet.
Wenn die Zeitspanne der Anfettungsreinigungssteuerung lange ist (bspw. 5 sek. oder länger), wird der Durchschnitt der Reduziermittelmomentanmenge Drich in der Zeitspanne als der Repräsentativwert Drich(rep) der Reduziermittelmomentanmenge Drich verwendet. Der Wert des Einström-Luft-Kraftstoffverhältnisses AFin weicht aufgrund der Antwortverzögerung des ersten A/F-Sensors 33 in dem frühen Stadium der Anfettungsreinigungssteuerung zu einer mageren Seite im Vergleich zu dem tatsächlichen Wert ab, und es gibt eine Tendenz, dass die Reduziermittelmomentanmenge Drich als zu gering berechnet wird. Deshalb wird, wenn die Zeitspanne der Anfettungsreinigungssteuerung kurz ist, der maximale Wert der Reduziermittelmomentanmenge Drich in der Zeitspanne als der Repräsentativwert Drich(rep) der Reduziermittelmomentanmenge Drich verwendet. Somit kann die Reduziermittelmomentanmenge Drich mit dem verringerten Fehler berechnet werden.
Dann wird die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt, die in dem internen Speicher bei Schritt S108 gespeichert worden ist, ausgelesen (Schritt S208), und die korrigierte Reduziermittelgesamtmenge Qlnt·cal wird durch folgenden Ausdruck (7) berechnet (Schritt S209). Wenn die wirkliche Reduziermittelmomentanmenge Dcal größer als der Repräsentativwert Drich(rep) der Reduziermittelmomentanmenge Drich ist, wird somit der Wert der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt so korrigiert, dass er sich erhöht. Wenn die wirkliche Reduziermittelmomentanmenge Dcal kleiner als der Repräsentativwert Drich(rep) der Reduziermittelmomentanmenge Drich ist, wird der Wert der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt so korrigiert, dass er sich verringert. Qlnt·cal = K × Qlnt Ausdruck (7)
Dann wird die NOX-Okklusionsmenge NOXfin auf Basis der korrigierten Reduziermittelgesamtmenge Qlnt·cal berechnet, die bei Schritt S209 berechnet worden ist (Schritt S301), und die berechnete NOx-Okklusionsmenge NOXfin wird gespeichert (Schritt S302). Bei Schritt S301 wird bspw. eine Beziehung zwischen der Reduziermittelgesamtmenge und der NOX-Okklusionsmenge untersucht, und eine Umwandlungsgleichung wird geschaffen. Die Umwandlungsgleichung ist im Voraus in dem internen Speicher gespeichert. Die NOX-Okklusionsmenge NOXfin wird von der korrigierten Reduziermittelgesamtmenge Qlnt·cal unter Verwendung der Umwandlungsgleichung berechnet. Somit kann die korrigierte Reduziermittelgesamtmenge Qlnt·cal mit dem verringerten Schätzfehler durch den Reduziermittelgesamtmengenkorrekturprozess berechnet werden (Schritte S201 bis S209).
Der Schätzfehler verringert sich aus den folgenden Gründen. Das heißt, der Versatzfehler zwischen der Befehlseinspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge wird durch Verwenden der Befehlseinspritzmengendifferenz ΔQ in der Form der Differenz beseitigt. Da die Befehlseinspritzmengendifferenz Q viel geringer als die tatsächliche Einspritzmenge ist (bspw. ist die Befehlseinspritzmengendifferenz ΔQ ein Zehntel der tatsächlichen Einspritzmenge), ist der Verstärkungsfehler auch extrem gering. Deshalb kann die Befehlseinspritzmengendifferenz ΔQ als hochpräzise Information betrachtet werden. Das Einström-Luft-Kraftstoffverhältnis AFcor in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand ist auch eine hochpräzise Information. Deshalb kann die Menge des Reduziermittels, das durch den NOX-Katalysator 32 in der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, präzise durch Korrigieren des Werts der Reduziermittelgesamtmenge Qlnt auf Basis der hochpräzisen Information berechnet werden.
In dem Prozess für eine Berechnung der tatsächlichen NOX-Okklusionsmenge (Schritte S301 bis S302), kann die NOX-Okklusionsmenge NOXfin präzise auf Basis der korrigierten Reduziermittelgesamtmenge Qlnt·cal mit dem reduzierten Schätzfehler berechnet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Reduziermittelgesamtmengenkorrekturprozess nachfolgend bzw. fortlaufend und sofort nach der Beendigung des Reduziermittelgesamtmengenberechnungsprozesses durchgeführt. Das heißt, der bestimmte Luft-Kraftstoffverhältniszustand wird nachfolgend bzw. fortlaufend und unmittelbar nach der Beendigung der Anfettungsreinigungssteuerung eingestellt. Deshalb können Einflüsse des Verschlechterungsfehlers verursacht durch das Einspritzelement 11 oder den Luftmengenmesser 22 oder Fehler verursacht durch die Umgebung verringert werden. Als eine Folge können die hochpräzise Befehlseinspritzmengendifferenzinformation und Luft-Kraftstoffverhältnisinformation erhalten werden. Darüber hinaus kann die Zeitspanne des Berechnens der Reduziermittelgesamtmenge verkürzt werden. Die Anfettungsreinigungsteuerung geht dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand voraus. Demzufolge kann ein Problem vermieden werden, das verursacht wird, wenn der Betriebszustand sich plötzlich ändert, so dass das niedrige Luft-Kraftstoffverhältnis nicht aufrecht erhalten werden kann. Bspw. kann ein Problem, dass die Anfettungsreinigungssteuerung nicht durchgeführt werden kann, oder ein Problem vermieden werden, dass sich eine Ausführungszeit der Anfettungsreinigungssteuerung verkürzt.
Als nächstes wird eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. 10 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
In der ersten Ausführungsform wird der bestimmte Luft-Kraftstoffverhältniszustand nachfolgend und unmittelbar nach der Beendigung der Anfettungsreinigungssteuerung eingestellt bzw. eingerichtet. Alternativ kann der bestimmte Luft-Kraftstoffverhältniszustand unmittelbar vor der Anfettungsreinigungssteuerung eingestellt bzw. eingerichtet werden, wie in der vorliegenden Ausführungsform. Das heißt, wie in 10 gezeigt ist, falls die geschätzte NOX-Okklusionsmenge des NOX-Katalysators 32 einen bestimmten Wert erreicht, wird der bestimmte Luft-Kraftstoffverhältniszustand bei einer Zeit t1 eingestellt, und notwendige Information wird erlangt. Anschließend wird der fette Zustand von einer Zeit t2 an bewirkt, um die Anfettungsreinigungssteuerung zu starten, und notwendige Information wird erlangt. Wenn bestimmt wird, dass die Reduktion des NOX, das in dem NOX-Katalysator 32 okkludiert ist, abgeschlossen ist (Zeit t3), wird die Anfettungsreinigungssteuerung beendet und der normale Zustand wird wieder angenommen bzw. eingerichtet. Dann wird die NOX-Okklusionsmenge NOXfin durch Durchführen einer vorbestimmten Berechnung auf Basis der erlangten Information geschätzt.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt in Echtzeit während der Anfettungsreinigungssteuerung berechnet. Alternativ kann die Reduziermittelgesamtmenge Qlnt auf Basis der Messdaten, die während der Anfettungsreinigungssteuerung erhalten werden, berechnet werden, nachdem die Anfettungsreinigungssteuerung beendet ist.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Luft-Kraftstoffverhältnis in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand auf ungefähr 15 eingestellt. Das Luft-Kraftstoffverhältnis von 14,2 oder mehr ist wünschenswert, weil der Bereich, in dem die Ausgaben der A/F-Sensoren 33, 34 stabilisiert sind, ab dem Luft-Kraftstoffverhältnis von ungefähr 14,2 beginnt. Das Luft-Kraftstoffverhältnis von 14,5 oder mehr ist noch wünschenswerter.
Wie in 11 gezeigt ist, wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 im Wesentlichen durch die Frischluftmenge Ga in dem Bereich des Luft-Kraftstoffverhältnisses A/F bestimmt, das gleich oder geringer als 15 ist. Rt in 11 kennzeichnet ein Verbrennungsmotordrehmomentverhältnis. Das Drehmoment wird durch die Einspritzmenge bestimmt, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis 17 oder mehr ist. Das Drehmoment nimmt eine mittlere Charakteristik in einen Übergangsbereich des Luft-Kraftstoffverhältnisses zwischen 15 und 17 an. Das Drehmoment in dem Fall des Luft-Kraftstoffverhältnisses von 17 ist ungefähr 90% des Drehmoments in dem Fall des Luft-Kraftstoffverhältnisses von 15 oder geringer. Die Abnahme des Drehmoments bei dem Luft-Kraftstoffverhältnis von ungefähr 16, im Vergleich zu der Abnahme bei dem Luft-Kraftstoffverhältnis von 15 oder niedriger, ist gering. Deshalb, um ein Unbehagen eines Fahrers aufgrund eines Auftretens eines Drehmomentschocks zu verhindern, wenn der Zustand zu dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand schaltet, sollte das Luft-Kraftstoffverhältnis in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand vorzugsweise 17 oder niedriger sein, oder noch bevorzugter 16,0 oder niedriger. LIMIT in 11 kennzeichnet eine Drehmomentschockgrenze (Fahrverhaltensgrenze).
Ein Oxidationskatalysator, der eine Oxidationsfunktion hat, kann stromaufwärts des ersten A/F-Sensors 33 in dem Abgasrohr 31 in der Abgasreinigungsvorrichtung der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen angeordnet sein. Der Oxidationskatalysator bewirkt eine Reaktion zwischen dem Kraftstoff und dem Sauerstoff bei dem Luft-Kraftstoffverhältnis von 14,5 oder mehr. Deshalb wird die unverbrannte HC-Komponente verbraucht. Somit ist die Genauigkeit des ersten A/F-Sensors 33 bei dem Luft-Kraftstoffverhältnis von 14,5 oder mehr verbessert. Als eine Folge verbessert sich die Genauigkeit des Korrekturverfahrens noch mehr.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt werden, sondern kann auf viele andere Arten umgesetzt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
Eine Abgasreinigungsvorrichtung erfasst ein Luft-Kraftstoffverhältnis von Abgas, das in einen Katalysator (32) einströmt, und führt eine Anfettungsreinigungssteuerung für ein Zuführen von Kraftstoff für eine Reduktion zu dem Katalysator (32) durch. Die Vorrichtung berechnet eine Reduziermittelgesamtmenge, die für die Reduktion während der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, auf Basis des Luft-Kraftstoffverhältnisses und einer Frischluftmenge bei bzw. während der Anfettungsreinigungssteuerung. Die Vorrichtung stellt einen bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand für ein Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses in einem gewissen Bereich ein, der eine genauere Messung des Luft-Kraftstoffverhältnisses als in der Anfettungsreinigungssteuerung ermöglicht. Die Vorrichtung korrigiert die Reduziermittelgesamtmenge auf Basis einer Differenz zwischen einem Einspritzmengenbefehlswert bei der Anfettungsreinigungssteuerung und dem Einspritzmengenbefehlswert in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand und des Luft-Kraftstoffverhältnisses, das in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand erfasst wird.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), gekennzeichnet durch ein Einspritzelement (11), das Kraftstoff einer Menge, die zu einem Einspritzmengenbefehlswert korrespondiert, in einen Zylinder des Verbrennungsmotors (1) einspritzt; einen NOX-Katalysator (32), der in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors (1) für ein Okkludieren von Stickoxiden, wenn ein Luft-Kraftstoffverhältnis mager ist, und für ein Reduzieren und Freisetzen der okkludierten Stickoxide vorgesehen ist, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fett ist; einen A/F-Sensor (33), der stromaufwärts des NOX-Katalysators (32) in dem Abgassystem für ein Erfassen des Luft-Kraftstoffverhältnisses vorgesehen ist; einen Frischluftmengensensor (22), der eine Menge von Frischluft erfasst, die zu dem Verbrennungsmotor (1) zugeführt wird; ein Anfettungsreinigungssteuergerät (S101), das eine Anfettungsreinigungssteuerung durchführt, bei der der Einspritzmengenbefehlswert eingestellt wird, um das Luft-Kraftstoffverhältnis fett zu machen, wodurch der Kraftstoff für eine Reduktion zu dem NOX-Katalysator (32) zugeführt wird; eine Reduziermittelgesamtmengenberechnungsvorrichtung (S105, S106), die eine Reduziermittelgesamtmenge als eine Summe des Kraftstoffs, der für die Reduktion in der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, auf Basis des Luft-Kraftstoffverhältnisses bei der Anfettungsreinigungssteuerung, das mit dem A/F-Sensor (33) erfasst wird, und der Frischluftmenge bei der Anfettungsreinigungssteuerung berechnet, die mit dem Frischluftmengensensor (22) erfasst wird; eine Zustandseinstellungsvorrichtung (S201), die einen bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand einstellt, in dem das Luft-Krafstoffverhältnis in einem gewissen Luft-Kraftstoffverhältnisbereich gesteuert wird, der eine präzisere Messung des Luft-Kraftstoffverhältnisses ermöglicht als in der Anfettungsreinigungssteuerung; und eine Reduziermittelgesamtmengenkorrekturvorrichtung (S206-S209), die einen Wert der Reduziermittelgesamtmenge auf Basis einer Einspritzmengenbefehlswertdifferenz, die eine Differenz zwischen dem Einspritzmengenbefehlswert in der Anfettungsreinigungssteuerung und dem Einspritzmengenbefehlswert in der bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand ist, und dem Luft-Kraftstoffverhältnis in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand berechnet, das mit dem A/F-Sensor (33) erfasst wird.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Reduziermittelgesamtmengenkorrekturvorrichtung (S206-S209) einen Korrekturfaktor für ein Korrigieren des Werts der Reduziermittelgesamtmenge durch Schätzen eines Zuführzustands des Kraftstoffs für die Reduktion in der Anfettungsreinigungssteuerung auf Basis der Einspritzmengenbefehlswertdifferenz und des Luft-Kraftstoffverhältnisses in dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand berechnet.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Reduziermittelgesamtmengenberechnungsvorrichtung (S105, S106) eine erste Reduziermittelmomentanmenge, die eine Menge des Kraftstoffs ist, der für die Reduktion innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne in der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, auf Basis des Luft-Kraftstoffverhältnisses bei der Anfettungsreinigungssteuerung und der Frischluftmenge bei der Anfettungsreinigungssteuerung berechnet, und die Reduziermittelgesamtmenge durch Integrieren der ersten Reduziermittelmomentanmenge berechnet, die Reduziermittelgesamtmengenkorrekturvorrichtung (S206-S209) eine zweite Reduziermittelmomentanmenge, die die Menge des Kraftstoffs ist, der für die Reduktion innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne in der Anfettungsreinigungssteuerung verbraucht wird, auf Basis der Einspritzmengenbefehlswertdifferenz und des Luft-Kraftstoffverhältnisses in dem bestimmen Luft-Kraftstoffverhältniszustand schätzt, und die Reduziermittelgesamtmengenkorrekturvorrichtung (S206-S209) die Korrektur durchführt, bei der der Wert der Reduziermittelgesamtmenge erhöht wird, wenn die zweite Reduziermittelmomentanmenge größer als die erste Reduziermittelmomentanmenge ist, und die Korrektur durchführt, bei der der Wert der Reduziermittelgesamtmenge verringert wird, wenn die zweite Reduziermittelmomentanmenge geringer als die erste Reduziermittelmomentanmenge ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Reduziermittelgesamtmengenberechnungsvorrichtung (S105, S2106) einen Durchschnitt einer Vielzahl von Reduziermittelmomentanmengen, die während der Anfettungsreinigungsteuerung berechnet werden, als die erste Reduziermittelmomentanmenge berechnet.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Reduziermittelgesamtmengenberechnungsvorrichtung (S105, S106) einen maximalen Wert von einer Vielzahl von Reduziermittelmomentanmengen, die während der Anfettungsreinigungssteuerung berechnet werden, als die erste Reduziermittelmomentanmenge berechnet.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Reduziermittelgesamtmengekorrekturvorrichtung (S206-S209) einen Durchschnitt einer Vielzahl von Reduziermittelmomentanmengen, die während der Anfettungsreinigungssteuerung berechnet werden, als die erste Reduziermittelmomentanmenge verwendet, wenn eine Ausführungszeit der Anfettungsreinigungssteuerung gleich oder länger als eine bestimmte Zeit ist, und einen maximalen Wert von einer Vielzahl von Reduziermittelmomentanmengen, die während der Anfettungsreinigungssteuerung berechnet werden, als die erste Reduziermittelmomentanmenge verwendet, wenn die Ausführungszeit der Anfettungsreinigungssteuerung kürzer als die bestimmte Zeit ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zustandseinstellvorrichtung (S201) den bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniszustand fortlaufend vor oder nach der Anfettungsreinigungssteuerung einstellt.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zustandseinstellvorrichtung (S201) den bestimmen Kraftstoffverhältniszustand fortlaufend und unmittelbar nach der Anfettungsreinigungssteuerung einstellt.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zustandseinstellungsvorrichtung (S201) das Luft-Kraftstoffverhältnis in einem Bereich von 14,2 bis 17,0 steuert, wenn der bestimme Luft-Kraftstoffverhältniszustand eingestellt ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Zustandseinstellungsvorrichtung (S201) das Luft-Kraftstoffverhältnis in einem Bereich von 14,5 bis 16,0 steuert, wenn der bestimmte Luft-Kraftstoffverhältniszustand eingestellt ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Frischluftmenge der Anfettungsreinigungssteuerung und die Frischluftmenge in dem bestimmten Luftkraftstoffverhältniszustand gleich gemacht sind.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, des weiteren mit einer NOX-Okklusionsmengenberechnungsvorrichtung (S301), die die Menge von Stickoxiden, die in dem NOX-Katalysator (32) bei einer Startzeit der Anfettungsreinigungssteuerung okkludiert sind, auf Basis des Werts der Reduziermittelgesamtmenge berechnet, die durch die Reduziermittelgesamtmengenkorrekturvorrichtung (S206 bis S209) korrigiert worden ist.