-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor.
-
Im
Allgemeinen wird in einem Dieselmotor für ein Fahrzeug oder dergleichen
eine Verbrennung (magere Verbrennung) in einem Zustand eines mageren
Luft-Kraftstoffverhältnisses
durchgeführt
(Luftkraftstoffverhältnis,
das einem Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht,
das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis ist).
Demzufolge erhöht
sich eine Menge von NOx (Stickoxide), die im Abgas enthalten sind.
Deshalb ist eine Verringerung einer NOx-Emissionsmenge vom Standpunkt des Umweltschutzes
her erfordert.
-
In
vergangenen Jahren hat eine Vorrichtung, die einen NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator verwendet,
das heißt
einen NOx-Katalysator, Aufmerksamkeit als eine von Abgasreinigungsvorrichtungen
für ein
Reinigen des in dem Abgas enthaltenen NOx erhalten. Der NOx-Katalysator,
der für
die Vorrichtung verwendet wird, besteht bspw. aus einem erdalkalischen
Material (Okklusionsmaterial) und Platin. Der NOx-Katalysator hat
die Eigenschaft des Okkludierens des NOx in dem Abgas, wenn die
Atmosphäre
des Abgases das magere Luft-Kraftstoffverhältnis ist, und des Reduzierens
und Eliminierens des okkludierten NOx mit Hilfe von Reduktionskomponenten,
wie HC und CO, die in dem Abgas enthalten sind, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fett
wird (Luft-Kraftstoffverhältnis,
das einem Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht,
das höher
als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoffverhältnis
ist). Diese Vorrichtung verwendet die derartige Eigenschaft des
Katalysators. Die Vorrichtung wiederholt die Okklusion und die Reduktion
(Abgabe) des NOx mit dem Katalysator, um das NOx in dem Abgas zu
reinigen und die NOx-Emissionsmenge zu verringern.
-
Jedoch
gibt es in solch einer Vorrichtung eine Grenze der Okklusionsfähigkeit
des NOx-Katalysators. Falls der Katalysator kontinuierlich in der
Umgebung verwendet wird, wo die NOx-Reduktionsmenge (NOx-Abgabemenge)
die NOx-Okklusionsmenge übersteigt
und sich die NOx-Okklusionsmenge der Okklusionsgrenze annähert, sinkt
die NOx-Reinigungsfähigkeit
des Katalysators deshalb signifikant ab. Deshalb verringert und
entfernt eine bekannte Abgasemissionsreinigungsvorrichtung in herkömmlicher
Weise periodisch das NOx, das durch den NOx-Katalysator okkludiert
ist, durch einen Prozess (Katalysatorwiederherstellungsprozess)
für ein Wiederherstellen
bzw. einem Erholen von dem Abfall der NOx-Reinigungsfähigkeit (temporäre Leistungsverschlechterung
korrespondierend zur NOx-Okklusionsmenge) (bspw. wie in
JP-A-2000-34946 oder dem Japanischen
Patentblatt Nr.
2692380 beschrieben ist).
-
Als
nächstes
wird mit Bezug auf 9A und 9B ein Überblick über den
NOx-Katalysatorwiederherstellungsprozess gegeben, der derzeit durch herkömmliche
und allgemeine Vorrichtungen, eingeschlossen der vorstehend beschriebenen
Vorrichtung, ausgeführt
wird. Als Beispiel wird ein Abgasreinigungssystem für einen
Fahrzeugdieselmotor erklärt,
der einen gewöhnlichen
Betrieb bei einer mageren Verbrennung ausführt. Die magere Verbrennung wird
in dem Motor als das Ziel der Abgasreinigung durchgeführt. Nachdem
die NOx-Okklusion mit dem NOx-Katalysator begonnen hat, erhöht sich
die NOx-Okklusionsmenge Qnox deshalb mit der Zeit, wie durch eine
durchgehende Linie L5a in 9A gezeigt
ist. Die NOx-Reinigungsleistung (in diesem Beispiel als NOx-Reinigungsrate
Rnox berechnet) des NOx-Katalysators nimmt ab, wie durch eine durchgehende
Linie L5b in 9b gezeigt ist, wenn sich die
NOx-Okklusionsmenge Qnox erhöht.
-
Die
Vorrichtung führt
fortlaufend bzw. hintereinander einen Wiederherstellungsprozess
durch, um im Wesentlichen das gesamte NOx, das in dem Katalysator
okkludiert ist (das gesamte oder fast das gesamte), auf einmal jedes
Mal dann abzugeben, wenn eine Ausführungsbedingung des Prozesses
erfüllt
ist (bspw. bei jedem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit). Im
Speziellen führt
die Vorrichtung eine Überzufuhr
des Kraftstoffs (das heißt
ein fettes Spülen
bzw. eine Anfettung) bspw. bei einer Zeit t50 durch, bei der die
Ausführungsbedingung
erfüllt
ist, um das Luft-Kraftstoffverhältnis in
dem NOx-Katalysators temporär
fett zu machen. Somit wird das okkludierte NOx durch das HC, das CO
und dergleichen reduziert, die in dem Abgas enthalten sind, und
entfernt. Die Vorrichtung führt
periodisch die fette Spülung
(englisch: „rich
purge") durch, um
im Wesentlichen das gesamte okkludierte NOx zu reduzieren und zu
entfernen, um die Reinigungsleistung (Abgasreinigungsleistung) des
NOx-Katalysators periodisch wiederherzustellen.
-
In
solch einer Vorrichtung wird durch geeignetes Festlegen der Ausführungsbedingung
(bspw. durch Festlegen eines geeigneten Ausführungsintervalls) der Wiederherstellungsprozess
(fette Spülung) durchgeführt, bevor
die Reinigungsrate unter einen erforderten Wert TR (erforderte Reinigungsrate)
abfällt.
Die Reinigungsfähigkeit
des NOx-Katalysators wird jedes Mal wiederhergestellt, wenn der
Wiederherstellungsprozess durchgeführt wird. Als eine Folge kann
der Katalysator kontinuierlich verwendet werden. Somit sieht jede
der herkömmlichen
Vorrichtungen, eingeschlossen der vorstehend beschriebenen Vorrichtung,
das System (d. h. das LNT-System: Mager-NOx-Fangsystem)
vor, das das NOx reduziert, indem das Luft-Kraftstoffverhältnis durch
die Überzufuhr
des Kraftstoffs zeitweise fett gemacht wird. Das System führt wiederholt
den Wiederherstellungsprozess, wie in 9A und 9B gezeigt
ist, auf Basis der geeigneten Ausführungsbedingung durch, um das
Abgas (NOx) kontinuierlich mit einer hohen Reinigungsrate zu reinigen.
-
Jedoch
hängt die
Abgasreinigungsleistung des NOx-Katalysators
nicht notwendigerweise nur von der NOx-Okklusionsmenge ab. Vielmehr kann in einigen
Fällen
die Leistungsverschlechterung des Katalysators durch andere Faktoren
als die NOx-Okklusionsmenge verursacht werden. Da bspw. eine Schwefelkomponente
in dem Motorkraftstoff enthalten ist, wird SOX (Schwefeloxide) als
Oxide des Schwefels während
der Verbrennung erzeugt und wird von dem NOx-Katalysator wie das
NOx okkludiert. Da das SOX eine chemisch stabile Substanz ist, ist
es schwierig das SOX von dem NOx-Katalysator frei zu setzen, selbst
wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fett
gemacht wird. Falls ein Zustand einer erhöhten SOX-Okklusionsmenge (Schwefelvergiftung) erreicht
ist, nimmt deshalb die NOx-Reinigungsfähigkeit aufgrund der SOX-Okklusionsmenge
ab. In dem Zustand, wo die Schwefelvergiftung aufgetreten ist, fällt in einem
Grafen (Zeitdiagramm), der die Reinigungscharakteristik des NOx-Katalysators zu der Zeit
des Anwendens des Wiederherstellungsprozesses, der in 9A und 9B gezeigt
ist, auf den NOx-Katalysator zeigt, die NOx-Reinigungsrate als ein
ganzes, bspw. wie durch gestrichelte Linien L6a, L6b in 9A bzw. 9B gezeigt
ist, im Vergleich zu dem Graph ab, der durch die durchgehenden Linien
L5a und L5b gezeigt ist. Deshalb gibt es, wie in 9B gezeigt
ist, Bedenken, dass die Reinigungsrate Rnox des NOx-Katalysators
bspw. zu einer Zeit t51 vor der Zeit t50, bei der der Wiederherstellungsprozess
auf den Katalysator angewendet wird, geringer als die geforderte
Reinigungsrate TR wird.
-
Das
heißt,
bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung geht,
selbst wenn die Ausführungsbedingung
in geeigneter Weise eingestellt worden ist, die Eignung bzw. Angemessenheit der
Bedingung verloren, falls eine Verschlechterung (bspw. eine Schwefelvergiftung)
in dem NOx-Katalysator in Verbindung mit dem Verstreichen einer
Zeit auftritt. Demzufolge treten Bedenken auf, dass die Reinigungsrate
(Abgasreinigungsleistung) des Katalysators unter die geforderte
Reinigungsrate fällt.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung
vorzusehen, die eine Reinigungsrate, die gleich wie oder höher als eine
geforderte Reinigungsrate ist, sicher aufrecht erhalten kann, selbst
wenn bspw. eine Verschlechterung, wie eine Schwefelvergiftung, in
einem Okklusionsreinigungsabschnitt auftritt, der aus einem NOx-Katalysator
oder dergleichen besteht.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Abgasreinigungsvorrichtung
einen Okklusionsreinigungsabschnitt, der eine spezifische Komponente,
die in einem Abgas enthalten ist, unter einer Okklusionsbedingung
reinigt und der die okkludierte Abgaskomponente unter einer Reinigungsbedingung
reinigt und abgibt, eine Vollwiederherstellungsvorrichtung, die
einen Hauptwiederherstellungsprozess zum Abgeben im Wesentlichen
eines gesamten Teils der Abgaskomponente, die in dem Okklusionsreinigungsabschnitt
okkludiert ist, auf einmal auf der Basis einer Einrichtung bzw.
Erfüllung
einer Ausführungsbedingung
der Hauptwiederherstellungsbedingung durchführt, um eine Abgasreinigungsleistung
des Okklusionsreinigungsabschnitts wiederherzustellen, und eine
Teilwiederherstellungsvorrichtung, die einen Teilwiederherstellungsprozess zum
Abgeben eines durch den Okklusionsreinigungsabschnitt okkludierten
Teils der Abgaskomponente vor der Ausführung des Hauptwiederherstellungsprozesses
durchführt.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, verringert sich in der herkömmlichen
Vorrichtung, während
die Okklusion in dem Okklusionsreinigungsabschnitt (bspw. einem
NOx-Katalysator) durchgeführt
wird, die Reinigungsrate des Okklusionsreinigungsabschnitts weiter
(wie in 9A und 9B gezeigt ist).
Im Gegensatz dazu hat die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
die Teilwiederherstellungsvorrichtung. Demzufolge kann ein Teilwiederherstellungsprozess
zum Abgeben nur eines Teils der Abgaskomponente durchgeführt werden,
die in dem Okklusionsreinigungsabschnitt okkludiert ist, bevor der
Hauptwiederherstellungsprozess für
ein Abgeben des im Wesentlichen gesamten Anteils (Gesamtanteil oder
großer
Anteil, der nahe dem Gesamtanteil ist) der okkludierten Komponente
bei der Zeit t50 durchgeführt
wird, wie in 9B gezeigt ist. Im Speziellen
steuert der Teilwiederherstellungsprozess die Abgabemenge der Okklusionskomponente in
dem Okklusionsreinigungsabschnitt, bspw. auf Basis von Bedingungen,
wie einer Ausführungszeit
des Teilwiederherstellungsprozesses und der Abgabemenge pro Zeiteinheit,
die durch den Prozess abgegeben wird. Somit wird die Abgabe gestoppt,
wenn die Abgabemenge kleiner als in dem Fall des Hauptwiederherstellungsprozesses
ist, was keine spezielle Steuerung der Abgabemenge erfordert. Deshalb kann
die okkludierte Abgaskomponente, die in dem Okklusionsreinigungsabschnitt
okkludiert ist, bei jeder Ausführung
des Teilwiederherstellungsprozesses reduziert werden, und die Abgasreinigungsleistung des
Okklusionsreinigungsabschnitts kann teilweise wiederhergestellt
werden. Das heißt,
durch den Teilwiederherstellungsprozess kann die Reinigungsrate durch
Hemmen des Abfalls der Reinigungsrate (d.h. allmähliches Ändern der Reinigungsrate) auf
einem hohen Wert aufrecht erhalten werden. Somit kann die Vorrichtung
die Reinigungsrate, die gleich wie oder höher als die erforderte Reinigungsrate
ist, sicherer aufrecht erhalten, selbst wenn die Verschlechterung, wie
die Schwefelvergiftung, in dem Okklusionsreinigungsabschnitt auftritt,
der aus dem NOx-Katalysator oder dergleichen besteht.
-
Ein
Verfahren zum Festlegen des Ausführungsintervalls
(Zeitspanne vor der Zeit t50 in 9B) des Hauptwiederherstellungsprozesses
auf eine kurze Zeit durch Annehmen der Reinigungsrate bezüglich der
Verschlechterung von dem Beginn an, kann als das Verfahren zum Aufrechterhalten
der hohen Reinigungsrate verwendet werden. Falls jedoch bspw. die
vorstehend beschriebene fette Spülung
in einem Fahrzeugmotor häufig
durchgeführt
wird, um so den Hauptwiederherstellungsprozess durchzuführen, verschlechtert
sich ein Kraftstoffverbrauch (eine Kraftstoffverbrauchsrate). Auch
bezüglich
dieses Punkts, da es in dem vorstehend beschriebenen Schema der
vorliegenden Erfindung keine Notwendigkeit gibt, die Anzahl der
Hauptwiederherstellungsprozesse zu erhöhen, kann als eine Folge ein
unnützer
Kraftstoffverbrauch verhindert werden und der bevorzugte Kraftstoffverbraucht
kann aufrecht erhalten werden.
-
Der
Hauptwiederherstellungsprozess und der Teilwiederherstellungsprozess
sollten vorzugsweise mit der gemeinsamen bzw. gleichen Vorrichtung
ausgeführt
werden, um den Aufbau zu vereinfachen.
-
Merkmale
und Vorteile einer Ausführungsform,
genauso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile,
werden von einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung,
der angehängten
Ansprüche
und den Zeichnungen offensichtlich, die alle einen Teil dieser Anmeldung
bilden.
-
1 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Motorsteuersystem mit einer
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2A ist
ein Zeitdiagramm, das eine Übergangszeit
bzw. einen Verlauf einer NOx-Okklusionsmenge während eines Katalysatorwiederherstellungsprozesses
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
2B ist
ein Zeitdiagramm, das einen Verlauf einer NOx-Reinigungsrate während des Katalysatorwiederherstellungsprozesses
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
3 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen der NOx-Okklusionsmenge und
einer momentanen NOx-Reinigungsrate eines NOx-Katalysators gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
4 ist
ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Katalysatorwiederherstellungsprozesses
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
5 ist
ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Katalysatorwiederherstellungsprozesses
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
6 ist
ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Katalysatorwiederherstellungsprozesses
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
7 ist
ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Katalysatorwiederherstellungsprozesses
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
8 ist
ein Graph, der ein Kennfeld zeigt, das für den Katalysatorwiederherstellungsprozess gemäß der Ausführungsform
verwendet wird;
-
9A ist
ein Zeitdiagramm, das einen Verlauf einer NOx-Okklusionsmenge während eines Katalysatorwiederherstellungsprozesses
zeigt, der durch eine Abgasreinigungsvorrichtung des Stands der
Technik durchgeführt
wird; und
-
9B ist
ein Zeitdiagramm, das einen Verlauf einer NOx-Reinigungsrate während des Katalysatorwiederherstellungsprozesses
zeigt, der durch die Abgasreinigungsvorrichtung des Stands der Technik
durchgeführt
wird.
-
Mit
Bezug auf
1 ist ein Fahrzeugmotorsteuersystem
dargestellt, dass eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat. Die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
sieht ein System vor (d.h. ein LNT-System: Mager-NOx-Fangsystem),
das NOx reduziert, indem ein Luft-Kraftstoffverhältnis durch Überzufuhr
von Kraftstoff (fette Spülung bzw.
Anfettung) in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zeitweise fett gemacht
wird, wie bei der Vorrichtung, die in
JP-A-2000-34946 oder dem Japanischen
Patentblatt Nr.
2692380 beschrieben
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
ist die Abgasreinigungsvorrichtung auf ein Fahrzeug (Dieselfahrzeug) angewendet,
das einen Dieselmotor (Brennkraftmaschine) als eine Antriebsquelle
hat. Ein Mehrzylinderkolbenmotor wird als ein Motor in der vorliegenden Ausführungsform
angenommen. In
1 ist zur besseren Erklärung nur
ein Zylinder dargestellt.
-
Wie
in 1 gezeigt ist, hat das System die Brennkraftmaschine 10 als
einen Dieselmotor. Das System hat auch verschiedene Sensoren, eine
ECU 30 (elektronische Steuereinheit) und dergleichen für ein Steuern
des Motors 10. Der Motor 10 hat Injektoren 11,
die von einer elektromagnetisch angetriebenen (oder bspw. einer
piezoangetriebenen) Bauart sind, in den jeweiligen Zylindern. Eine
Kraftstoffeinspritzung von den Injektoren 11 in Verbrennungskammern
der jeweiligen Zylinder wird gemäß einer vorbestimmten
Verbrennungsreihenfolge durchgeführt.
-
Ein
Kraftstoffzuführsystem
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet ein Common Rail-Kraftstoffzuführsystem.
Eine Hochdruckpumpe 14 druckbeaufschlagt den Kraftstoff
(Leichtöl),
der von einem Kraftstoffbehälter 13 angesaugt
wird, und pumpt den Kraftstoff zu einer Common Rail 15 als
ein Druckspeicherrohr. Der Kraftstoff in der Common Rail 15 wird
durch das Kraftstoffpumpen von der Pumpe 14 in einem Hochdruckzustand
gehalten. Der Hochdruckkraftstoff in der Common Rail 15 wird
zu den Injektoren 11 zugeführt, und der Hochkraftstoff
wird gemäß Ventilöffnungsbetrieben
der Injektoren 11 in die jeweiligen Zylinder eingespritzt
und zugeführt.
Ein Einlassrohr 17 und ein Auslassrohr 18 sind
mit dem Motor 10 verbunden. Wenn ein Einlassventil 17a öffnet, wird
Luft durch das Einlassrohr 17 hindurch in den Zylinder
eingeleitet (angesaugt). Wenn ein Auslassventil 18a öffnet, wird
Abgas, das durch Verbrennen des Kraftstoffs erzeugt wird, durch
das Auslassrohr 18 hindurch abgegeben.
-
Ein
DPF (Dieselpartikelfilter) 20 für ein Sammeln von Partikeln,
die in dem Abgas enthalten sind, und ein Katalysator 21 (NOx-Katalysator)
einer NOx-Okklusions-Reduktionsbauart
für ein
Reinigen von NOx, das in dem Abgas enthalten ist, sind als ein Abgasnachbehandlungssystem
für ein
Durchführen einer
Abgasreinigung in dem Auslassrohr 18 vorgesehen, und bilden
ein Abgassystem des Verbrennungsmotors 10. In der vorliegenden
Ausführungsform
ist der DPF 20 in einem stromaufwärtigen Abschnitt des Auslassrohrs 18 vorgesehen,
und der NOx-Katalysator 21 ist in einem stromabwärtigen Abschnitt
des Auslassrohrs 18 vorgesehen.
-
Der
NOx-Katalysator 21 ist ein NOx-Katalysator einer Art, die
im Allgemeinen und weit verbreitet aus bspw. einem erdalkalischen
Material (Okklusionsmaterial) und Platin besteht. Der NOx-Katalysator 21 hat
die Charakteristik des Okkludierens des NOx in dem Abgas, wenn die
Atmosphäre
des Abgases ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis ist (Luft-Kraftstoffverhältnis, das
einem Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht,
das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis ist)
und des Reduzierens und Eliminierens des okkludierten NOx mit Hilfe
von Reduktionskomponenten, wie HC und CO, die in dem Abgas enthalten
sind, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fett wird (Luft-Kraftstoffverhältnis, das
einem Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht,
das höher
als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoffverhältnis
ist).
-
Ein
A/F-Sensoren 23 bzw. 24 ist stromaufwärts bzw.
stromabwärts
des NOx-Katalysators 21 vorgesehen. Die A/F-Sensoren 23, 24 sind
Sauerstoffkonzentrationssensoren, die Sauerstoffkonzentrationserfassungssignale
ausgeben, die zu gegenwärtigen
Sauerstoffkonzentrationen in dem Abgas korrespondieren. Das Luft-Kraftstoffverhältnis wird fortlaufend
auf Basis der Sauerstoffkonzentrationserfassungssignale berechnet.
Im Allgemeinen wird eine Einstellung so gemacht, dass das Sauerstoffkonzentrationserfassungssignal
als die Sensorausgabe von jedem der A/F-Sensoren 23, 24 sich
linear gemäß der Sauerstoffkonzentration ändert. Ein
Abgastemperatursensor 25 für ein Erfassen einer Abgastemperatur
ist in dem Auslassrohr 18 stromaufwärts (oder stromabwärts) des
DPF 20 vorgesehen.
-
Die
ECU 30 ist der Hauptteil, der eine Motorsteuerung als eine
elektronische Steuereinheit in dem System durchführt. Zusätzlich zu den Sensorausgaben
(Erfassungssignale) der A/F-Sensoren 23, 24 und
des Abgastemperatursensors 25 werden Erfassungssignale
von verschiedenen Sensoren, wie einem Drehzahlsensor 31 für ein Erfassen
einer Motordrehzahl Ne und einem Gaspedalsensor 32 für ein Erfassen
eines Betätigungsbetrags
eines Gaspedals (Gaspedalposition ACCP), die durch einen Nutzer (Fahrer)
bewirkt werden, fortlaufend in die ECU 30 eingegeben. Die
ECU 30 betreibt die verschiedenen Stellglieder, wie die
Injektoren 11, in gewünschten Moden
auf Basis der Erfassungssignale der verschiedenen Sensoren für ein Erfassen
der Betriebszustände
des Verbrennungsmotors 10 und der Forderung des Nutzers,
um verschiedene Steuerarten des Motors 10 auszuführen (bspw.
eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, die die Einspritzmenge und einen Einspritzdruck
des Kraftstoffs betrifft, der in einer Verbrennung verwendet wird).
-
Genauer
gesagt hat die ECU 30 einen Mikrocomputer mit einem bekannten
Aufbau (nicht gezeigt). Grundsätzlich
besteht der Mikrocomputer aus verschiedenen Arten von Berechnungseinheiten, Speichervorrichtungen,
Kommunikationsvorrichtungen und dergleichen, wie einer CPU (grundlegende Verarbeitungseinheit)
für ein
Durchführen
verschiedener Arten von Berechnungen, einem RAM (Speicher mit wahlfreiem
Zugriff) als ein Hauptspeicher für ein
temporäres
Speichern von Daten während
des Voranschreitens der Berechnung, eines Ergebnisses der Berechnung
und dergleichen, einem ROM (Nur-Lesespeicher) als ein Programmspeicher,
einem EEPROM (elektrisch wiederbeschreibbarer, nicht flüchtiger
Speicher) als ein Speicher für
eine Datenspeicherung, und Eingabe- /Ausgabeanschlüssen für ein Eingeben/Ausgeben der
Signale von/zu einer Außenseite.
Verschiedene Arten von Programmen, Steuerkennfelder und dergleichen,
die die Motorsteuerung betreffen, eingeschlossen des Programms,
das die Abgasreinigungssteuerung betrifft, sind im Voraus in dem
ROM gespeichert. Verschiedene Arten von Steuerdaten, eingeschlossen
Konstruktionsdaten des Motors 10 sind im Voraus in dem Speicher
für eine
Datenspeicherung (EEPROM) gespeichert.
-
Das
System gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet die Charakteristik des NOx-Katalysators
21 und
wiederholt die Okklusion und Reduktion (Abgabe) des NOx mit dem
NOx-Katalysator
21, wie die Vorrichtung von
JP-A-2000-34946 oder des Japanischen
Patentblatts Nr.
2692380 (
9A und
9B).
Somit reinigt das System das NOx, das in dem Abgas enthalten ist,
um die NOx-Emissionsmenge zu verringern. Wie die Vorrichtung, die
in
JP-A-2000-34946 oder
dem Japanischen Patentblatt Nr.
2692380 beschrieben
ist, wird die Reinigungsleistung des NOx-Katalysators
21 durch
die Erhöhung
der NOx-Menge (NOx-Okklusionsmenge) in dem NOx-Katalysator
21 verringert. Deshalb
reduziert und entfernt das System bei einem vorbestimmten Ausführungsintervall
fortlaufend das NOx, das von dem NOx-Katalysator
21 okkludiert ist, in
einem Prozess (Katalysatorwiederherstellungsprozess) für ein Wiederherstellen
bzw. Erholen von dem Abfall der NOx-Reinigungsfähigkeit (zeitweilige Leistungsverschlechterung
gemäß einer
NOx-Okklusionsmenge).
-
Jedoch
führt im
Gegensatz zu der herkömmlichen
Vorrichtung, wie in 2A, 2B und 3 gezeigt
ist, die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
einen Teilwiederherstellungsprozess für ein Abgeben eines Teils der
Abgaskomponenten (NOx), die in dem NOx-Katalysator 21 okkludiert sind,
(wie in 2A und 2B gezeigt
ist) vor dem Wiederherstellungsprozess durch, der zu der Zeit t50 von 9B durchgeführt wird,
das heißt
vor dem Hauptwiederherstellungsprozess für ein Abgeben im Wesentlichen
des gesamten Teils (gesamter Teil oder fast der gesamte Teil) des
okkludierten NOx (der okkludierten Komponenten). Somit hält das System
die Reinigungsrate sicherer gleich wie oder höher als die erforderte Reinigungsrate
TR, auch wenn eine Verschlechterung, wie die Schwefelvergiftung
(Adsorption von Schwefeloxiden), in dem NOx-Katalysator 21 (bei
einem Punkt M2a in 3) auftritt.
-
Als
nächstes
wird der Katalysatorwiederherstellungsprozess gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
einschließlich
des Teilwiederherstellungsprozesses detailliert mit Bezug auf 2A, 2B, 3 und 4 bis 8 erklärt. Zur
Erklärung
wird ein allgemeiner Betriebsmodus des Dieselmotors als Beispiel
herangezogen, das heißt
der Fall, wo der stationäre
Betrieb des Motors 10 mit der mageren Verbrennung durchgeführt wird.
-
Zuerst
wird ein Unterschied zwischen dem Katalysatorwiederherstellungsprozess,
der in 9A und 9B gezeigt
ist, und dem Katalysatorwiederherstellungsprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform
mit Bezug auf 2A bis 3 erklärt. 2A bzw. 2B ist
ein Zeitdiagramm, das zu 9A bzw. 9B korrespondiert. 2A und 2B sind
Zeitdiagramme, die Verläufe
bzw. Übergangsstadien
der NOx-Okklusionsmenge
Qnox und der NOx-Reinigungsleistung (NOx-Reinigungsrate Rnox) in dem Fall zeigen,
wo der Katalysatorwiederherstellungsprozess gemäß der Ausführungsform durchgeführt wird. 3 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen der NOx-Okklusionsmenge Qnox und
der momentanen NOx-Reinigungsrate Rnox des NOx-Katalysators 21 zeigt. In 2A bis 3 zeigen
durchgehende Linien L1a, L1b, L3a die Eigenschaften des NOx-Katalysators 21 vor
einer Verschlechterung (Schwefelvergiftung). Gestrichelte Linien
L2a, L2b, L3b zeigen die Charakteristik des NOx-Katalysators 21 nach
der Verschlechterung (Schwefelvergiftung).
-
Wie
in 2A bis 3 gezeigt ist, führt die Vorrichtung
den Hauptwiederherstellungsprozess für ein Abgeben im Wesentlichen
des gesamten Teils (gesamter Teil oder fast der gesamte Teil) des
okkludierten NOx auf einmal jedes Mal dann durch, wenn die Ausführungsbedingung
des Prozesses erfüllt
ist. Im Speziellen führt
die Vorrichtung eine Überzufuhr (das
heißt
eine fette Spülung)
des Kraftstoffs (Leichtöl)
zu dem NOx-Katalysator 21 bspw. bei einer Zeit t10 durch,
bei der die Ausführungsbedingung
erfüllt ist,
um das Luft-Kraftstoffverhältnis
in dem NOx-Katalysator 21 durch
Einstellen (geeignetes Steuern) der Kraftstoffeinspritzmenge des
Injektors 11, eines Öffnungsgrads
eines Einlassluftdrosselventils (Drosselventil) (nicht gezeigt)
oder dergleichen zeitweise fett zu machen. Die Vorrichtung führt eine
Reduktionskomponente (Reduktionsmittel), wie das HC und das CO,
in ausreichender Menge zu, um den im Wesentlichen gesamten Anteil
des okkludierten NOx auf einmal von dem NOx-Katalysator 21 abzugeben.
Somit wird im Wesentlichen der gesamte Anteil des NOx, das in dem
NOx-Katalysator 21 okkludiert ist, zu Stickstoff (N2), Kohlendioxid (CO2)
und Wasser (H2O) reduziert und wird entfernt.
Die NOx-Reinigungsfähigkeit
des NOx-Katalysators 21 wird durch die Reduktion und das
Entfernen des NOx wieder hergestellt.
-
Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
führt auch
den Teilwiederherstellungsprozess für ein Abgeben nur eines Teils
des okkludierten NOx vor dem Hauptwiederherstellungsprozess durch.
Im Speziellen führt
die Vorrichtung die Überzufuhr
des Kraftstoffs (d.h. fette Spülung)
bspw. bei Zeiten t1 bis t8 durch, bei denen die Ausführungsbedingung
des Teilwiederherstellungsprozesses erfüllt ist, um das Luft-Kraftstoffverhälthis in
dem NOx-Katalysator 21 temporär fett zu
machen, wie in 2A und 2B gezeigt
ist, wie in dem Fall des Hauptwiederherstellungsprozesses. Die Vorrichtung führt die
Reduktionskomponente (HC, CO und dergleichen) in ausreichender Menge
zu, um nur den Teil des okkludierten NOx von dem NOx-Katalysator 21 abzugeben.
In dem Teilwiederherstellungsprozess wird die Abgabemenge es okkludierten
NOx bspw. auf Basis einer Ausführungszeitspanne
des Prozesses gesteuert, und die NOx-Abgabe von dem Katalysator 21 wird
in der Mitte gestoppt. Somit nimmt die Okklusionsmenge jedes Mal
dann teilweise ab, wenn der Teilwiederherstellungsprozess durchgeführt wird. Als
eine Folge wird ein Absinken der Reinigungsrate korrespondierend
zu der NOx-Okklusionsmenge verhindert, und die NOx-Reinigungsrate
wird bei einem höheren
Wert gehalten.
-
Beispielsweise
wird die Abnahme der Reinigungsrate in dem Fall, wo sich der NOx-Katalysator 21 verschlechtert,
in dem Modus gehemmt, der in 3 gezeigt
ist. Das heißt
mit der Vorrichtung, die in 9A und 9B gezeigt
ist, fällt
die Reinigungsrate Rnox in 3 von einer
Rate, die durch einen Punkt M1 gezeigt ist, zu einer Rate ab, die
durch einen Punkt M2b gezeigt ist. Im Gegensatz dazu ist mit der
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Abfall in 3 auf den Abfall von der Rate,
die durch den Punkt M1 gezeigt ist, auf eine Rate begrenzt, die
durch den Punkt M2a gezeigt ist. Des Weiteren führt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wiederholt den Teilwiederherstellungsprozess vor dem Ausführen des
Hauptwiederherstellungsprozesses durch und steuert in geeigneter
Weise den Parameter (Ausführungszeitspanne),
der den Teilwiederherstellungsprozess betrifft. Somit sättigt die
Vorrichtung die Erhöhung
der NOx-Okklusionsmenge und als eine Folge das Verringern der Reinigungsrate
des NOx-Katalysators 21, um
zu verhindern, dass die Reinigungsrate des NOx-Katalysators 21 unter
den Sättigungswert
(geforderte Reinigungsrate TR) abfällt.
-
Im
Detail, wie durch gestrichelte Linien L2a, L2b in 2A und 2B gezeigt
ist, im Speziellen wenn sich der NOx-Katalysator 21 verschlechtert, nimmt
die NOx-Okklusionsmenge
Qnox pro Zeiteinheit zwischen den Teilwiederherstellungsprozessen (äquivalent
zu einer Neigung des Graphen, der in 2A gezeigt
ist) mit der Zeit ab. Schließlich
sind die Abgabemenge und die Okklusionsmenge des NOx im Gleichgewicht.
Somit ist die NOx-Okklusionsmenge Qnox bei einem konstanten Wert
(konstanter Zyklus) gesättigt. 2B zeigt
einen Fall, in dem die Parameter bezüglich des Teilwiederherstellungsprozesses
so gesteuert werden, dass der Sättigungswert
QSAT und die geforderte Reinigungsrate TR der NOx-Reinigungsrate
Rnox exakt miteinander zusammenfallen.
-
Obwohl
aus Gründen
der besseren Erklärung
nur ein Fall dargestellt ist, bei dem der Teilwiederherstellungsprozess
nur achtmal vor dem Hauptwiederherstellungsprozess durchgeführt wird,
wird praktisch angenommen, dass der Teilwiederherstellungsprozess
ungefähr
zwanzigmal durchgeführt wird
(Ausführungsintervall
reicht bspw. von 1 Minute zu mehreren Minuten). Es wird bspw. angenommen, dass
das Ausführungsintervall
des Hauptwiederherstellungsprozesses ungefähr zwanzig Minuten ist. In der
vorliegenden Ausführungsform
werden sowohl der Hauptwiederherstellungsprozess als auch der Teilwiederherstellungsprozess
durch die Überzufuhr (fette
Spülung)
des Kraftstoffs durchgeführt.
Nachstehend wird der Hauptwiederherstellungsprozess Vollspülung (englisch: „full purge") genannt, und der Teilwiederherstellungsprozess
wird Teilspülung
(englisch: „partial
purge") genannt.
-
4 bis 7 sind
Flussdiagramme, die einen Ablauf des Katalysatorwiederherstellungsprozesses
zeigen, der durch die Vorrichtung (ECU 30) gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
durchgeführt
wird. Die Werte der verschiedenen Parameter, die in den Prozessen
verwendet werden, die in 4 bis 7 gezeigt
sind, sind zu jeder Zeit in den in der ECU 30 eingebauten
Speichervorrichtungen gespeichert, wie der RAM und der EEPROM, und
werden zu jeder Zeit aktualisiert, wenn es notwendig ist. Grundsätzlich wird
eine Abfolge des Prozesses, der in 4 bis 7 gezeigt
ist, fortlaufend in einem vorbestimmten Zeit- oder Kurbelwinkelzyklus
durch Ausführen
der Programme durchgeführt,
die in dem ROM gespeichert sind und durch die ECU 30 ausgeführt werden.
Ein erster Schritt des Prozesses, der in jeder von 5 bis 7 gezeigt
ist, bestimmt, ob die Ausführungsbedingung
vorliegt. Das heißt
falls ein Flag F1 auf 1 eingestellt ist, ist die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 5 erfüllt. In gleicher Weise, falls
ein Flag F2 oder ein Flag F3 auf 1 eingestellt ist, ist die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 6 oder 7 erfüllt. Die
Bestimmung der Ausführungsbedingung
wird wiederholt durchgeführt,
bis die Ausführungsbedingung
erfüllt
ist, und der Prozess geht weiter zu einem nächsten Schritt, falls die Ausführungsbedingung
erfüllt
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
ist der Anfangswert von jedem der Flags F1 bis F3 auf 0 eingestellt.
Deshalb schreitet am Anfang nur der Prozess von 4 fort.
-
Zunächst wird
der Prozess von 4 erklärt. Wie in 4 gezeigt
ist, berechnet (zählt
zusammen) in einer Abfolge des Prozesses zuerst Schritt S11 eine
Einleitungsmenge S durch Integrieren (über die Zeit Δt) einer
Einleitungs-NOx-Menge (Produkt aus der Abgasströmungsrate G und der Einleitungs-NOx-Konzentration
D), die pro Zeiteinheit durch das Auslassrohr 18 in den
NOx-Katalysator 21 eingeleitet wird. Beispielsweise wird
die Einleitungs-NOx-Menge S durch eine Formel: S = ΣG·D·Δt berechnet.
Die Einleitungs-NOx-Konzentration D kann beispielsweise auf Basis
des Motorbetriebszustands (Betriebsmodus) von jeder Zeit jedem Mal
und dergleichen geschätzt
werden. Das heißt,
eine Verbrennungstemperatur kann auf Basis der Motordrehzahl NE
und einer Last (Gaspedalbetätigungsbetrag ACCP)
berechnet werden, und die Einleitungs-NOx-Konzentration D kann auf
Basis der Verbrennungstemperatur geschätzt werden. Die Einleitungs-NOx-Konzentration
D kann auch durch Vorsehen eines NOx-Sensors in dem Auslassrohr 18 und durch
direktes Erfassen der NOx-Konzentration in dem Abgas berechnet werden.
Die Abgasströmungsrate
G kann bspw. durch Vorsehen eines Luftmengenmessers oder dergleichen
in dem Einlasssystem erfasst werden. Die Abgasströmungsrate
G kann auf Basis des Motorbetriebsbereichs berechnet werden. In
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Abgasströmungsrate
G mit dem Luftmengenmesser erfasst (nicht gezeigt).
-
Dann
bestimmt Schritt S12, ob die Einleitungs-NOx-Menge S, die bei Schritt S11 berechnet wird, „gleich
wie oder größer als" ein vorbestimmter Schwellenwert
K1 ist (äquivalent
zu einem Parameter für
ein Bestimmen eines Ausführungsintervalls der
Teilspülung).
Falls bestimmt wird, dass die Einleitungs-NOx-Menge S geringer als
der Schwellenwert K1 ist (S < K1),
wird bestimmt, dass die Ausführung der
fetten Spülung
zu dieser Zeit unnötig
ist, und die Abfolge des Prozesses wird beendet, so wie er ist.
-
Falls
bestimmt ist, dass die Einleitungs-NOx-Menge S „gleich wie oder größer als" der Schwellenwert
K1 ist (S K1), geht der Prozess weiter zu Schritt S13, um zu bestimmen,
ob die Ausführungsbedingung
der Vollspülung
erfüllt
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
ist die Vollspülungsausführungsbedingung
erfüllt,
falls die Ausführungszeitenanzahl
N der Teilspülung
seit der vorherigen Ausführung
der Vollspülung
in dem Fall, wo die Vollspülung
schon ausgeführt
worden ist, oder seit der Ausführung
der ersten Teilspülung
(oder seit Ausführung einer
gewissen Teilspülung,
bspw. der zweiten Teilspülung)
in dem Fall, wo die Vollspülung
noch nicht ausgeführt
worden ist, gleich wie oder größer als
eine vorbestimmte Anzahl wird (bspw. 8). Beispielsweise wird in
dem frühen
Stadium, wo die Teilspülung
nicht durchgeführt
worden ist, bei Schritt S13 bestimmt, dass die Vollspülungsausführungsbedingung
nicht erfüllt
ist.
-
Falls
bei Schritt S13 bestimmt wird, dass die Vollspülungsausführungsbedingung nicht erfüllt ist, wird
das Vollspülungsausführungsflag
F1 bei dem folgenden Schritt S14 auf 0 zurück gestellt, und das Teilspülungsausführungsflag
F2 wird bei dem folgenden Schritt S15 auf 1 eingestellt. Das Vollspülungsausführungsflag
F1 und das Teilspülungsausführungsflag
F2 beziehen sich auf die Ausführungsbedingungen
der Prozesse von 6 bzw. 5, wie vorstehend
beschrieben ist. Das heißt,
die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 5 wird durch den Prozess von
Schritt S15 erfüllt.
-
Als
nächstes
wird der Prozess von 5 erklärt. Wie in 5 gezeigt
ist, bestimmt in dem Prozess zuerst Schritt S21, ob die Ausführungsbedingung
erfüllt
ist. Falls die Bedingung erfüllt
ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S22. Schritt S22 schaltet das
Luft-Kraftstoffverhältnis von
dem mageren Zustand zu dem fetten Zustand (falls das Luft-Kraftstoffverhältnis fett
war, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis fett gehalten). In der
vorliegenden Ausführungsform wird
die Überzufuhr
(fette Spülung)
des Kraftstoffs zu dem NOx-Katalysator 21 bspw. bei dem
Luft-Kraftstoffverhältnis
von ungefähr
12,0 durchgeführt.
Diese fette Spülung
entspricht der vorstehend beschriebenen Teilspülung (2A und 2B).
Die Ausführung
der fetten Spülung
kann auf Basis des Erfassungssignals des A/F-Sensors 23 bestimmt
werden, der stromaufwärts
des NOx-Katalysators 21 vorgesehen
ist (d.h. ein Luftkraftstoffverhältnis
ist während der
Ausführung
der fetten Spülung
fett). Falls jedoch die Reduktion und die Entfernung des okkludierten NOx
voranschreiten, wird die zugeführte
Reduktionskomponente (Reduktionsmittel) durch die Reduktion und
das Entfernen selbst während
der Ausführung der
fetten Spülung
verbraucht. Deshalb liefert, im Gegensatz zu dem Erfassungssignal
des A/F-Sensors 23, der A/F-Sensor 24, der stromabwärts des NOx-Katalysators 21 vorgesehen
ist, das Erfassungssignal, dass das magere Luft-Kraftstoffverhältnis oder das stöchiometrische
Luft-Kraftstoffverhältnis anzeigt.
-
Somit
berechnet in dem Zustand, wo die fette Spülung durchgeführt wird,
der folgende Schritt S23 die Menge des Reduktionsmittels, die durch
die Steuerung der fetten Spülung
verbraucht wird (Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF2), durch
Integrieren der Reduktionsmittelmenge, die pro Zeiteinheit Δt verbraucht
wird (durch Zeitintegration). Die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF2 wird
jedes Mal zurück gestellt,
wenn das Flag F2 von 0 auf 1 geändert wird.
Die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF2 wird auf Basis der Sensorausgaben
AFf, AFr (Erfassungssignale) der A/F-Sensoren 23, 24, die
stromaufwärts
und stromabwärts
des NOx-Katalysators 21 vorgesehen sind, und der Abgasströmungsrate
G berechnet und aktualisiert. Beispielsweise wird die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF2 durch
eine Formel: ΔAF2
= Σ[(1/AFf) – (1/AFr)]·G·Δt berechnet und
aktualisiert, während
der anfängliche
Wert oder der vorherige Wert ausgelesen wird.
-
Der
folgende Schritt S24 bestimmt, ob eine vorbestimmte Beendigungsbedingung
erfüllt
ist, die die Teilspülung
betrifft. Beispielsweise wird bestimmt, ob die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF2, die bei
Schritt S23 berechnet wird, größer als
eine Menge (Wert, der auf Basis eines Kennfelds oder dergleichen
umgewandelt ist) ist, die einem vorbestimmten Verhältnis bzw.
Anteil (bspw. 70%) der Einleitungs-NOx-Menge S entspricht, die bei
Schritt S11 von 4 berechnet wird (d.h. ΔAF2 > umgewandelter Wert
(S·0,7)).
Das vorbestimmte Verhältnis
der Einleitungs-NOx-Menge
S sollte vorzugsweise auf einen geeigneten Wert gemäß der geforderten
Reinigungsrate TR eingestellt sein. In der vorliegenden Ausführungsform
ist das vorbestimmte Verhältnis
der fixierte Wert. Alternativ kann das Verhältnis variabel gemäß dem Verschlechterungsgrad
des NOx-Katalysators 21 oder dergleichen eingestellt sein.
Die fette Spülung
wird kontinuierlich auf den NOx-Katalysator 21 angewendet,
und die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF2 wird bei Schritt S23 integriert und
kontinuierlich aktualisiert, bis Schritt S24 bestimmt, dass die
vorbestimmte Beendigungsbedingung, die die Teilspülung betrifft,
erfüllt
ist (d.h. die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF2 übersteigt einen umgewandelten
Wert, der auf einer Einleitungs-NOx-Menge S basiert).
-
Falls
bei Schritt S24 bestimmt wird, dass die vorbestimmte Beendigungsbedingung
erfüllt
ist, die die Teilspülung
betrifft, zählt
der folgende Schritt S25 die Ausführungszeitenanzahl N der Teilspülung zusammen
(N = N + 1). Dann stellt der folgende Schritt S26 die Einleitungs-NOx-Menge S auf 0 zurück.
-
Der
folgende Schritt S27 schaltet das Luft-Kraftstoffverhältnis von dem fetten Zustand
wieder zu dem mageren Zustand (Luft-Kraftstoffverhältnis des
stetigen Betriebs). Somit ist die Teilspülung beendet. Somit wird in
der vorliegenden Ausführungsform
die Überzufuhr
(fette Spülung)
des Kraftstoffs zu dem NOx-Katalysator 21 durchgeführt, bspw.
bei dem Luft-Kraftstoffverhältnis
von ungefähr 12,0.
Um die Abgabemenge des okkludierten NOx von dem Katalysator 21 auf
Basis der Ausführungszeitspanne
der fetten Spülung
zu steuern, wird die Abgabe in der Mitte gestoppt, und das Luft-Kraftstoffverhältnis wird
von dem fetten Zustand zu dem mageren Zustand geschaltet. Dann stellt
der folgende Schritt S28 das Teilspülungsausführungsflag F2 auf 0 zurück. Somit
ist die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 5 nicht erfüllt, und die Abfolge des Prozesses
der Teilspülung
wird beendet.
-
Wie
in 4 gezeigt ist, wird in der Abfolge des Prozesses
das Teilspülungsausführungsflag
F2 bei Schritt S15 auf 1 eingestellt, und der Prozess von 5 wird
jedes Mal durchgeführt,
wenn die Einleitungs-NOx-Menge S gleich wie oder größer als
der Schwellenwert K1 wird (was bei Schritt S12 bestimmt wird), bis
bei Schritt S13 bestimmt wird, dass die Vollspülungsausführungsbedingung erfüllt ist,
d.h. bis die Bedingung N ≥ 8
erfüllt
ist. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Überzufuhr
(fette Spülung)
des Kraftstoffs zu dem NOx-Katalysator 21 bei den
Zeiten t1 bis t18 in dem Zeitdiagramm durchgeführt, das in 2B gezeigt
ist.
-
Falls
bei Schritt S13 bestimmt wird, dass die Vollspülungsausführungsbedingung erfüllt ist,
wird das Teilspülungsausführungsflag
F2 bei dem folgenden Schritt S16 auf 0 zurück gestellt, und das Vollspülungsausführungsflag
F1 wird bei dem folgenden Schritt S17 auf 1 eingestellt. Somit ist
die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 6 erfüllt.
-
In
einer Abfolge des Prozesses, der in 6 gezeigt
ist, bestimmt zuerst Schritt S31, ob die Ausführungsbedingung erfüllt ist.
Falls die Bedingung erfüllt
ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S32. Schritt S32 schaltet
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von dem mageren Zustand zu dem fetten Zustand (falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett
gewesen ist, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett
gehalten). In der vorliegenden Ausführungsform wird die Überzufuhr
(fette Spülung)
des Kraftstoffs zu dem NOx-Katalysator 21 bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von
bspw. ungefähr 12,0
durchgeführt.
Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Überzufuhr
(fette Spülung)
des Kraftstoffs zu dem NOx-Katalysator 21 bei
der Zeit t10 des Zeitdiagramms durchgeführt, das in 2B gezeigt
ist. Diese fette Spülung
entspricht der vorstehend beschriebenen Vollspülung. Die Ausführung der
fetten Spülung
kann auf Basis des Erfassungssignals des A/F-Sensors 23 bestimmt
werden, der stromaufwärts
des NOx-Katalysators 21 vorgesehen ist (das heißt, ein
Kraftstoffverhältnis
ist während
der Ausführung
der fetten Spülung
fett).
-
Somit
berechnet in dem Zustand, wo die fette Spülung durchgeführt wird,
der folgende Schritt S33 die Menge des Reduktionsmittels, die durch
die Steuerung der fetten Spülung
verbraucht wird (Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF1), durch
Integrieren der Reduktionsmittelmenge, die pro Zeiteinheit Δt verbraucht
wird (durch Zeitintegration). Dieser Prozess ist gleich zu dem Prozess
in Schritt S23 von 5.
-
Der
folgende Schritt S34 bestimmt, ob ein im Wesentlicher gesamter Anteil
des NOx, das in dem NOx-Katalysator 21 okkludiert
ist, durch die fette Spülung
reduziert und entfernt ist. Im Speziellen wird auf Basis des Erfassungssignals
des stromabwärtigen
A/F-Sensors 24 bestimmt, ob das Reduktionsentfernen des
okkludierten NOx beendet ist. Das heißt, falls das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch den
A/F-Sensor 24 erfasst wird, wird bestimmt, dass das Reduktionsentfernen
des okkludierten NOx beendet ist. Wie vorstehend erwähnt ist,
wird das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch
den A/F-Sensor 24 erfasst, bis das Reduktionsentfernen
beendet ist. Die fette Spülung
wird kontinuierlich auf den NOx-Katalysator 21 angewendet
und die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF1 wird kontinuierlich bei Schritt
S33 integriert, bis Schritt S34 bestimmt, dass der im Wesentlichen
gesamte Anteil des okkludierten NOx reduziert und entfernt ist (d.h.
ein Reduktionsentfernen der okkludierten NOx ist beendet).
-
Falls
bei Schritt S34 bestimmt wird, dass der im Wesentlichen gesamte
Anteil des okkludierten NOx reduziert und entfernt ist, stellt der
folgende Schritt S35 die Einleitungs-NOx-Menge S bzw. die Teilspülungsausführungszeitenanzahl
N auf 0 zurück.
Somit wird bei Schritt S13 der 4 bestimmt, dass
die Vollspülungsausführungsbedingung
nicht erfüllt
ist, so dass die Teilspülung
wieder ausgeführt wird.
-
Der
folgende Schritt S36 schaltet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von
dem fetten Zustand wieder zu dem mageren Zustand (Luft-Kraftstoff-Verhältnis des
stetigen Betriebs). Somit ist die Vollspülung beendet. Dann wird das
Ausführungsflag
F1 bei dem folgenden Schritt S37 auch auf 0 zurück gestellt, und das Verschlechterungsbestimmungsausführungsflag
F3 wird bei dem folgenden Schritt S38 auf 1 eingestellt. Somit ist
die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 7 erfüllt, und die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 6 ist nicht erfüllt.
-
Als
nächstes
wird der Prozess von 7 erklärt. In einer Abfolge des Prozesses,
der in 7 gezeigt ist, bestimmt zuerst Schritt S41, ob
die Ausführungsbedingung
erfüllt
ist. Falls die Bedingung erfüllt
ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S42. Schritt S42 berechnet
die NOx-Okklusionsmenge (äquivalent
zu einem Verschlechterungsgrad des NOx-Katalysators 21)
auf Basis der Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF1, die bei Schritt S33 von 6 berechnet
wird. Im Detail wird die NOx-Okklusionsmenge
auf Basis der Beziehung zwischen der Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF1 und der NOx-Okklusionsmenge Qnox
berechnet, wie in 8 gezeigt ist, das heißt dem Kennfeld,
das durch Experimente und dergleichen im Voraus erhalten wurde und
in dem ROM gespeichert ist. Grundsätzlich gibt es, wie in 8 gezeigt
ist, die Beziehung (die im Wesentlichen proportionale Beziehung
in 8), dass sich die NOx-Okklusionsmenge Qnox erhöht, wenn
sich die Reduktionsmittelverbrauchsmenge ΔAF1 erhöht.
-
Der
folgende Schritt S43 bestimmt, ob die NOx-Okklusionsmenge Qnox (Verschlechterungsgrad
des NOx-Katalysators),
die bei Schritt S42 berechnet (gemessen) wird, „gleich wie oder geringer" als ein vorbestimmter
Schwellenwert K2 ist. Falls bestimmt wird, dass die NOx-Okklusionsmenge größer als
der Schwellenwert K2 ist (Qnox > K2),
wird bestimmt, dass der NOx-Katalysator 21 nicht verschlechtert
ist (keine Verschlechterung) und der folgende Schritt S431 führt einen
vorbestimmten Prozess aus einem Prozess der Nichtverschlechterung aus
(bspw. wird ein Bestimmungsergebnis in dem EEPROM gespeichert).
Falls bestimmt wird, dass die NOx-Okklusionsmenge Qnox gleich oder
geringer als der Schwellenwert K2 ist (Qnox ≤ K2), wird bestimmt, dass der
NOx-Katalysator 21 verschlechtert ist (es besteht eine
Verschlechterung, d.h. eine Leistungsverschlechterung aufgrund eines
anderen Faktors als die NOx-Okklusionsmenge tritt auf), und der folgende
Schritt S432 führt
den vorbestimmten Prozess als einen Prozess der Verschlechterung
durch (bspw. einen Schwefelvergiftungswiederherstellungsprozess).
In dem Fall, wo der Schwefelvergiftungswiederherstellungsprozess
durchgeführt
wird, wird die fette Spülung
während
einer langen Zeitspanne durchgeführt
(bspw. 20 bis 30 Min.), um den Zustand der hohen Temperatur und
des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses
aufrechtzuerhalten. Somit wird das SOX abgegeben, das dem NOx-Katalysator 21 anhaftet,
und die Reinigungsleistung des NOx-Katalysators 21 wird
wiederhergestellt. Das heißt,
der NOx-Katalysator 21 wird von der Schwefelvergiftung
durch Durchführen
des Schwefelvergiftungswiederherstellungsprozesses wiederhergestellt
bzw. befreit. Es gibt jedoch einige Fälle, wo der NOx-Katalysator 21,
selbst wenn der Schwefelvergiftungswiederherstellungsprozess durchgeführt wird,
aufgrund von anderen Faktoren, wie einer Wärmeverschlechterung, nicht
vollständig wiederhergestellt
wird (Reinigungsfähigkeit
wird nicht wiederhergestellt). In diesem Fall wird ein vorbestimmter
Fail-Safe-Prozess gemäß der Situation
zu jeder Zeit bzw. von jedem Mal durchgeführt. Beispielsweise wird die
Situation dem Benutzer berichtet, um den Benutzer zu einer geeigneten
Handlung bzw. Behandlung zu drängen,
bspw. durch Anschalten einer Warnleuchte (MIL-Leuchte).
-
Ungeachtet
des Vorhandenseins oder Nicht-Vorhandenseins
der Verschlechterung, wird das Verschlechterungsbestimmungsausführungsflag
F3 bei Schritt S44, der Schritt S431 oder S432 folgt, auf Null eingestellt.
Somit wird die Ausführungsbedingung
des Prozesses von 7 nicht erfüllt, und die Abfolge des Prozesses
der Verschlechterungsbestimmung wird beendet.
-
Somit
führt die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Teilspülung
(Teilwiederherstellungsprozess) für ein Abgeben nur eines Teils der
Abgaskomponente (NOx), die in dem NOx-Katalysator 21 okkludiert
ist, vor der Vollspülung
(Hauptwiederherstellungsprozess) für ein Abgeben des im Wesentlichen
gesamten Anteils des okkludierten NOx (okkludierte Komponente) durch,
wie in 2A, 2B und 4 gezeigt
ist. Somit, auch wenn eine Verschlechterung, wie die Schwefelvergiftung
(Adsorption von Schwefeloxiden), die vorstehend beschrieben ist,
in dem NOx-Katalysator 21 auftritt, kann die Reinigungsrate,
die gleich wie oder größer als
die erforderte Reinigungsrate ist, sicher aufrecht erhalten werden
(wie durch einen Punkt M2a in 3 gezeigt
ist).
-
Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform übt bspw.
die folgenden Effekte aus.
- (1) Die Vorrichtung
hat den NOx-Katalysator 21 (Okklusionsreinigungsabschnitt),
der die spezifische Komponente (NOx), die in dem Abgas enthalten
ist, unter einer Okklusionsbedingung (mageres Luft-Kraftstoffverhältnis) okkludiert,
und der die okkludierte Abgaskomponente (okkludiertes NOx) unter
einer Reinigungsbedingung (fettes Luft-Kraftstoffverhältnis) reinigt
(reduziert) und abgibt. Die Vorrichtung führt die Vollspülung (Hauptwiederherstellungsprozess)
für ein
Abgeben des im Wesentlichen gesamten Anteils des okkludierten NOx
auf einmal auf Basis einer Einrichtung der entsprechenden Ausführungsbedingung durch,
um die Abgasreinigungsleistung des NOx-Katalysators 21 wiederherzustellen.
Die Abgasreinigungsvorrichtung hat das Programm (Teilwiederherstellungsvorrichtung,
die in 5 gezeigt ist) für ein Durchführen der
Teilspülung (Teilwiederherstellungsprozess)
für ein
Abgeben nur eines Teils der Abgaskomponente (okkludiertes NOx),
das von dem NOx-Katalysator 21 okkludiert ist, vor der
Ausführung
der Vollspülung.
Somit, selbst wenn die Verschlechterung, wie die Schwefelvergiftung,
in dem NOx-Katalysator 21 auftritt, kann die Reinigungsrate,
die gleich oder höher
als die erforderte Reinigungsrate ist, sicherer aufrecht erhalten
werden.
- (2) Der bevorzugte Kraftstoffverbrauch kann durch Minimieren
der Spülmenge
(Reduktionsmittelmenge) und durch Hemmen bzw. Vermeiden einer übermäßigen Ausführung der
Vollspülung
aufrecht erhalten werden.
- (3) In einer Abfolge des Prozesses von 5 ist der
Aufbau derart gemacht, dass die Teilspülung fortlaufend außer für die Zeitspanne
wiederholt wird, für
die die Vollspülung
durchgeführt
wird. Somit können
die Parameter, die die Teilspülung
betreffen, in geeigneter Weise gesteuert werden (bspw. werden Parameter
variabel gesteuert oder auf geeignete feste Werte eingestellt),
derart, dass die Erhöhung
der Okklusionsmenge Qnox (2A) und
das schließliche
Absinken der Reinigungsrate Rnox des NOx-Katalysators (2B) gesättigt sind.
Somit kann verhindert werden, dass die Reinigungsrate Rnox des NOx-Katalysators 21 unter
den Sättigungswert QSAT
abfällt.
- (4) Die Vorrichtung hat das Programm (Ausführungszeitspannenvariiervorrichtung,
Schritt S24 von 5), das die Ausführungszeitspanne
(Ausführungszeitlänge) jeder
Teilspülung
auf Basis der Einleitungsmenge (Einleitungs-NOx-Menge S) des NOx
bestimmt, das in den NOx-Katalysator 21 eingeleitet wird.
Somit kann die Abnahme der Reinigungsrate des NOx-Katalysators 21 exakt gesättigt werden.
- (5) Die Vorrichtung hat das Programm (Ausführungsintervallvariiervorrichtung,
Schritt S12 von 4), das jedes Ausführungsintervall der
Teilspülung
auf Basis der Einleitungsmenge (Einleitungs-NOx-Menge S) des NOx
definiert, das in den NOx-Katalysator 21 eingeleitet wird. Somit
wird die Ausführungszeitabstimmung
der Teilspülung
auf eine geeignetere Zeitabstimmung eingestellt.
- (6) Als das Verfahren zum Berechnen der Einleitungsmenge (Einleitungs-NOx-Menge
S) des NOx, das in den NOx-Katalysator 21 eingeleitet wird,
wird das Verfahren zum Berechnen der Einleitungsmenge der Abgaskomponente
durch Integrieren der Abgaskomponenteneinleitungsmenge pro Zeiteinheit
auf Basis des Produkts aus der Konzentration (Einleitungs-NOx-Konzentration
D) der Abgaskomponente und der Abgasströmungsrate (Abgasströmungsrate
G) von jeder Zeit bzw. für
jedes Mal verwendet (Schritt S11 von 4). Somit
kann die Einleitungsmenge (Einleitungs-NOx-Menge S) der Abgaskomponente
präziser
berechnet werden.
- (7) Die Gesamtheit der Erfordernisse für die Einrichtung bzw. Erfüllung der
Ausführungsbedingung
der Vollspülung
ist, dass die Ausführungszeitenanzahl
der Teilspülung
seit der ersten Ausführung
der Teilspülung,
falls die Vollspülung
nicht durchgeführt
worden ist, oder seit der letzten Ausführung der Vollspülung, falls
die Vollspülung schon
durchgeführt
worden ist, gleich oder größer als
die vorbestimmte Anzahl (acht in der Ausführungsform) wird (Schritt S13
von 4). Somit ist die Ausführungszeitabstimmung der Vollspülung durch
eine einfache Steuerung auf Basis der Ausführungszeitenanzahl der Teilspülung auf
eine geeignete Zeitabstimmung eingestellt.
- (8) Der NOx-Okklusios-Reduktionskatalysator 21, der
die Okklusion, die Reduktion und die Reinigung des NOx (Stickoxide)
durchführt,
wird als der Abschnitt (Okklusionsreinigungsabschnitt) für ein Durchführen der
Abgasreinigung durch die Okklusion und die Abgabe verwendet. Die
Abgabe der okkludierten Abgaskomponente (okkludiertes NOx) als der
Katalysatorwiederherstellungsprozess wird durch die fette Spülung durchgeführt (Vollspülung und
Teilspülung).
In der fetten Spülung
wird die Abgaskomponente (okkludiertes NOx), die in dem Katalysator 21 okkludiert
ist, durch Zuführen
der NOx-Reduktionskomponenten (HC, CO und dergleichen) zu dem Katalysator 21 reduziert
und abgegeben. Mit solch einem Schema kann die Abgabemenge des NOx,
die heutzutage im Speziellen in dem Dieselauto und dergleichen das
Problem aufwirft, genauer verringert werden, und die Reinigung des
Abgases kann realisiert werden.
- (9) Die Abgasreinigungsvorrichtung wird auf das Fahrzeug angewendet,
in dem der Dieselmotor montiert ist. Somit wird das Dieselauto realisiert, das
die höhere
Abgasreinigungsleistung hat und das sauberere Abgas abgibt.
- (10) Die Vorrichtung hat das Programm (Verschlechterungsgradmessvorrichtung,
Schritt S42 von 7), das den Verschlechterungsgrad des
Katalysators 21 auf Basis der Verbrauchsmenge der NOx-Reduktionskomponente
misst, die zu dem Katalysator 21 zugeführt wird und von diesem verbraucht
wird, wenn die Vollspülung durchgeführt wird.
Durch Messen des Verschlechterungsgrads, kann ein Prozess durchgeführt werden
(bspw. ein Prozess von Schritt S431 oder S432 in 7),
der zu dem Verschlechterungsgrad des NOx-Katalysators 21 korrespondiert.
- (11) Als ein Verfahren zum Berechnen der Verbrauchsmenge (Reduktionsmittelverbrauchsmenge)
der NOx-Reduktionskomponenten
(HC, CO und dergleichen) in dem NOx-Katalysator wird das Verfahren zum Berechnen
der Reduktionsmittelverbrauchsmenge auf Basis des Sensorausgaben
der Sauerstoffkonzentrationssensoren (A/F-Sensoren 23, 24),
die stromaufwärts
bzw. stromabwärts
des Katalysators 21 vorgesehen sind, und des Luftmengenmessers,
der in dem Einlasssystem des Verbrennungsmotors 10 vorgesehen
ist, als das Objekt bzw. Ziel der Abgasreinigung verwendet (Schritt
S23 von 5 und Schritt S33 von 6).
Somit kann die Reduktionsmittelverbrauchsmenge und der Verschlechterungsgrad
des NOx-Katalysators 21 mit höherer Genauigkeit berechnet
werden.
- (12) Die Vorrichtung hat das Programm (Verschlechterungsbestimmungsvorrichtung, Schritt
S43 von 7), das die Größe des Verschlechterungsgrads
des Katalysators 21 bestimmt, der bei Schritt S42 von 7 berechnet (gemessen)
wird, und das Programm (Schwefelvergiftungswiederherstellungsvorrichtung,
Schritt S432 von 7), das einen Prozess (Schwefelvergiftungswiederherstellungsprozess) für ein Wiederherstellen
der Abgasreinigungsleistung des Katalysators 21 durchführt, der
durch die Schwefelvergiftung verschlechtert ist, wenn bei Schritt
S43 von 7 bestimmt wird, dass der Verschlechterungsgrad
des Katalysators 21 groß ist, d.h. wenn bestimmt wird,
dass die NOx-Okklusionsmenge Qnox gleich wie oder geringer als der vorbestimmte
Schwellenwert K2 ist. Somit wird die hohe Abgasreinigungsleistung
des NOx-Katalysators 21 sicherer aufrechterhalten.
- (13) Der vorbestimmte Failsafe-Prozess (bspw. das Aufleuchten
einer Warnleuchte) wird durchgeführt,
wenn der Katalysator 21 nicht vollständig wiederhergestellt ist,
selbst wenn der Schwefelvergiftungswiederherstellungsprozess bei
Schritt S432 von 7 durchgeführt worden ist. Somit ist der
Failsafe-Prozess, der dem Wiederherstellungsfehler bzw. -scheitern
Rechnung trägt,
automatisch durchgeführt.
- (14) Der Aufbau ist durch Ausführen des Hauptwiederherstellungsprozesses
(Vollspülung)
und des Teilwiederherstellungsprozesses (Teilspülung) mit der gemeinsamen Vorrichtung
(Injektor 11) vereinfacht.
-
Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform
kann bspw. wie folgt modifiziert werden.
-
Ein
Programm (Ausführungsbedingungsvariiervorrichtung)
kann verwendet werden, das die Ausführungsbedingung der Vollspülung (deren
Einrichtung bzw. Erfüllung
bei Schritt S13 von 4 bestimmt wird) gemäß dem Verschlechterungsgrad
des Katalysators 21 (der als NOx-Okklusionsmenge berechnet wird) variiert,
der bei Schritt S42 von 7 gemessen wird. Beispielsweise
kann die Ausführungszeitabstimmung
der Vollspülung
vorauseilender gemacht bzw. mehr zur vorauseilenden Seite geändert werden,
wenn sich der Verschlechterungsgrad 21 erhöht. Somit
kann die Katalysatorverschlechterung über einem zulässiges Niveau
in einem frühen Stadium
erfasst werden.
-
In
der Ausführungsform
bildet die Bedingung (die bei einer vorbestimmten Ausführungszeitenanzahl
oder darüber
seit der ersten Ausführung
der Teilspülung
eingerichtet wird), die auf der Ausführungszeitenanzahl der Teilspülung basiert,
das Erfordernis für
die Einrichtung der Ausführungsbedingung
der Vollspülung
(deren Einrichtung bei Schritt S13 von 4 bestimmt
wird). Alternativ können
andere Erfordernisse zusätzlich
oder anstelle dieses Erfordernisses verwendet werden. Beispielsweise
kann die Vorrichtung ein Programm haben (Okklusionsmengenschätzvorrichtung),
das die Okklusionsmenge (NOx-Okklusionsmenge) des NOx schätzt, das
in dem NOx-Katalysator 21 okkludiert ist, und die Bedingung,
dass die geschätzte
NOx-Okklusionsmenge gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge wird,
kann als ein Teil oder eine Gesamtheit der Erfordernisse für die Einrichtung
bzw. Erfüllung
der Ausführungsbedingung
für die
Vollspülung
verwendet werden. Darüber
hinaus kann in diesem Fall die Ausführungszeitabstimmung der Vollspülung exakter auf
eine geeignete Zeitabstimmung auf Basis der Okklusionsmenge des
NOx (Abgaskomponente) eingestellt werden.
-
In
einem derartigen Schema kann die NOx-Okklusionsmenge effektiv durch Verwenden
eines Kennfelds, einer Formel oder dergleichen auf Basis wenigstens
einer Größe von den
Größen Konzentration
des NOx (Abgaskomponente) in dem Abgas (Einleitungs-NOx-Konzentration D),
Abgasströmungsrate
(Abgasströmungsrate
G) und Abgasreinigungsleistung des NOx-Katalysators (äquivalent
zur NOx-Okklusionsmenge pro Zeiteinheit) geschätzt werden. Mit derartigen
Parametern kann die Okklusionsmenge mit ausreichender Genauigkeit
geschätzt werden.
Die Abgasreinigungsleistung des NOx-Katalysators 21 kann
bspw. auf Basis der Temperatur des Katalysators 21 (Katalysatorbetttemperatur),
des Verschlechterungsgrads des Katalysators 21 (der bei Schritt
S42 von 7 gemessen wird) und dergleichen
geschätzt
werden.
-
In
der Ausführungsform
wird nur die Ausführungszeitspanne
(Ausführungszeitlänge) jeder
Teilspülung
auf Basis der Einleitungs-NOx-Menge S von jeder Zeit bzw. jedem
Mal definiert (Schritt S24 von 5). Alternativ
kann die Vorrichtung ein Programm haben (Abgabemengenvariiervorrichtung),
das die Abgabemenge der Okklusionskomponente pro Zeiteinheit der
Teilspülung
auf Basis der Einleitungs-NOx-Menge S von jeder Zeit bzw. jedem
Mal bestimmt. Im Speziellen ist in dem Fall, wo die Vorrichtung
gemäß der Ausführungsform
ein derartiges Programm hat, ein Programm effektiv, das den Anfettungsgrad
(Tiefe) der Teilspülung,
d.h. das Luft-Kraftstoffverhältnis, gemäß der Einleitungs-NOx-Menge
S von jeder Zeit bzw. jedem Mal variiert, um die Abgabemenge der
Okklusisonskomponente pro Zeiteinheit auf einen geeigneten Wert
einzustellen. Beispielsweise kann ein derartiges Programm als der Prozess
von Schritt S22 von 5 durchgeführt werden. Solch ein Schema
kann einen Effekt ausüben, der
der gleiche oder ähnlich
zu dem Effekt (4) ist. Des Weiteren kann die Steuergenauigkeit durch
Kombinieren eines derartigen Schemas mit dem Schema zum Steuern
der Ausführungszeitspanne
noch weiter verbessert werden.
-
Ein
Schema zum regelmäßigen Durchführen wenigstens
einer Spülung
von der Vollspülung
und der Teilspülung
(in einem konstanten Zeitzyklus) kann verwendet werden. Somit ist
die Steuerung vereinfacht und die Steuerbarkeit ist verbessert.
-
Ein
Schema zum Einstellen des Ausführungsintervalls
der Teilspülung
(das bspw. mit dem Schwellenwert K1 in Verbindung steht, der bspw.
bei Schritt S12 von 4 verwendet wird) bzw. der Abgabenmenge
der Okklusionskomponente pro Zeiteinheit (die mit dem Luftkraftstoffverhältnis oder
dergleichen in Verbindung steht) wenigstens während der wiederholten Ausführung der
Teilspülung
auf einen konstanten Wert ist auch effektiv. Mit einem derartigen
Schema wird die Steuerung leicht und eine fehlerhafte Steuerung
oder dergleichen wird vermieden. Als eine Folge ist die Steuerbarkeit
verbessert. Des Weiteren neigt in diesem Fall die Abnahme der Reinigungsrate
des NOx-Katalysators 21 dazu, grundsätzlich gesättigt zu sein (ähnlich zu
der Tendenz von 2B).
-
Ein
Schema ist auch effektiv, das eine Vorrichtung bzw. Einrichtung
(bspw. ein Programm) für ein
Variieren (wenigstens einer Größe von den
Größen jede
Ausführungszeitspanne
(die bspw. mit einem Bedingungsparameter in Beziehung steht, der den
Prozess von Schritt S24 von 5 betrifft)
der Teilspülung
(die in 5 gezeigt ist) und Abgabemenge
der Okklusionskomponente pro Zeiteinheit, die durch die Teilspülung (die
bspw. mit dem Luftkraftstoffverhältnis
oder dergleichen in Verbindung steht) gemäß dem Verschlechterungsgrad
des NOx-Katalysators 21 (der bei Schritt S42 von 7 gemessen
wird) abgegeben wird.
-
Das
Ausführungsintervall
der Teilspülung kann
auf einen beliebigen Wert eingestellt sein. Das heißt das Ausführungsintervall
der Teilspülung
kann als ein fixer Wert oder als ein variabler Wert eingestellt
sein.
-
In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in dem Prozess
von 7 der Verschlechterungsgrad des NOx-Katalysators 21 auf Basis
der Menge des Reduktionsmittels (Reduktionsmittelverbrauchsmenge)
gemessen, die in der Reduktion des Okklusions-NOx in der Vollspülung erfordert
ist (bei Schritt S42 von 7). Alternativ kann die Messung
bspw. auf Basis der Zeitspanne durchgeführt werden (Zeitspanne, die
für eine
Reduktion notwendig ist), die in der Reduktion des Okklusions-NOx
durch die Vollspülung
erfordert ist. Im Detail wird in diesem Fall die Zeit, bei der die
Zufuhr der Reduktionskomponente (fette Komponente) zu dem NOx-Katalysator 21 tatsächlich begonnen
wird, mit dem Erfassungssignal des stromaufwärtigen A/F-Sensors 23 erfasst,
wenn die Vollspülung
durchgeführt
wird, und die Zeit, bei der das Reduktionsentfernen des Okklusions-NOx
in dem NOx-Katalysator 21 beendet ist, wird mit dem Erfassungssignal
des stromabwärtigen
A/F-Sensors 24 erfasst. Der Verschlechterungsgrad (Abfallgrad
der Reinigungsleistung) des NOx-Katalysators 21 wird auf
Basis der zur Reduktion notwendigen Zeitspanne als der Unterschied
(Zeitunterschied) zwischen den Zeiten gemessen. In diesem Fall gibt
es Bedenken hinsichtlich einer Antwortverzögerung der A/F-Sensoren 23, 24. Deshalb
ist es effektiv, um die Genauigkeit der Messung und der Verschlechterungsbestimmung
zu verbessern, den Fettheitsgrad (Luft-Kraftstoffverhältnis) der
Vollspülung gemäß dem Verschlechterungsgrad des
NOx-Katalysators 21 zu ändern.
In diesem Fall kann der Verschlechterungsgrad einfach gemessen werden,
ohne die Erfassungssignale des A/F-Sensors 23 stromaufwärts des
Katalysators zu verwenden. Das heißt die Zeitspanne, bis die
fette Komponente durch den A/F-Sensor 24 stromabwärts des Katalysators
erfasst wird, kann als die zur Reduktion notwendige Zeitspanne auf
Basis der Startzeit der Vollspülung
(NOx-Reduktionssteuerung)
berechnet werden. Das heißt
in diesem Fall kann der A/F-Sensor nur stromabwärts des NOx-Katalysators 21 vorgesehen
sein.
-
In
dem Prozess von 7 kann ein Schema zum Durchführen der
Messung und der Bestimmung des Verschlechterungsgrads des NOx-Katalysators 21 (bspw.
ein Einstellen des Verschlechterungsbestimmungsausführungsflag
F3 auf 1) unter einer Bedingung (Ausführungsbedingung) verwendet
werden, dass die Temperatur (im Speziellen die Betttemperatur) des
NOx-Katalysators 21 in einen vorbestimmten Bereich fällt (bspw.
einen Bereich von 300 bis 450°C,
wo die Charakteristik des Katalysators 21 stabilisiert
ist). Somit kann die Genauigkeit der Messung und die Bestimmung
verbessert werden. Die Temperatur des NOx-Katalysators 21 kann
bspw. auf Basis des Erfassungssignals des Abgastemperatursensors 25 geschätzt werden
(die äquivalent
zur Abgastemperatur ist).
-
Der
Prozess von 7 kann nur unter einer Bedingung
durchgeführt
werden, dass angenommen wird, dass die Reinigungsleistung des NOx-Katalysators 21 in
Verbindung mit der Schwefelvergiftung oder der Katalysatorverschlechterung
verschlechtert ist. Beispielsweise kann eine Bedingung, dass eine Fahrdistanz
des Fahrzeugs eine vorbestimmte Distanz (bspw. 10.000 km) erreicht,
oder eine Gesamtmenge der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Injektor 11 eingespritzt
wird (Integrationswert von jeweiligen Kraftstoffeinspritzmengen)
eine vorbestimmte Menge erreicht, als die Ausführungsbedingung verwendet werden,
und die Messung und die Bestimmung der Katalysatorverschlechterung
kann nur durchgeführt
werden, wenn die Ausführungsbedingung
erfüllt
ist (bspw. kann Verschlechterungsbestimmungsausführungsflag F3 auf 1 eingestellt
sein). Die Messung oder die Bestimmung der Katalysatorverschlechterung
sind keine unverzichtbaren Faktoren. Die vorliegende Erfindung kann
selbst ohne die Messung oder die Bestimmung als die Erfordernisse angewendet
werden.
-
Die
Abgasreinigungsvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet
wird, ist nicht auf die Vorrichtung gemäß der Ausführungsform beschränkt, sondern
kann beliebig sein. Das heißt
der Aufbau kann in geeigneter Weise gemäß der Verwendung oder dergleichen
geändert
sein. Beispielsweise können
die Einbaupositionen des DPF 20 und des NOx-Katalysators 21 umgekehrt
sein. Eine Reinigungsvorrichtung, in der der DPF 20 und
der NOx-Katalysator 21 integriert
sind, kann in dem Auslassrohr 18 vorgesehen sein. Ein Oxidationskatalysator
oder dergleichen kann zusätzlich
stromabwärts des
NOx-Katalysators 21 vorgesehen sein. Anstelle der A/F-Sensoren 23, 24 kann
ein O2-Sensor einer elektromotorischen Kraft bzw. Ursprungsspannung ausgebenden
Bauart verwendet werden, der ein binäres Signal der elektromotorischen
Kraft bzw. ein Ursprungsspannungssignal ausgibt, das gemäß davon
variiert, ob das Abgas mager oder fett ist.
-
In
der Ausführungsform
wird angenommen, dass die Teilspülung
und die Vollspülung
hauptsächlich
in der Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung
durchgeführt
werden, die auf der Kraftstoffeinspritzmenge des Injektors 11 basiert
(d.h. als fette Spülung).
Die Art des Zuführens
des unverbrannten Kraftstoffs zu dem NOx-Katalysator 21 ist
beliebig. Beispielsweise kann eine spätere Einspritzung (bspw. ein
Nachspritzen oder eine Nacheinspritzung) als eine von mehrstufigen
Einspritzungen nach einer Haupteinspritzung durchgeführt werden,
und das Reduktionsentfernen des Okklusions-NOx kann mit dem unverbrannten
Kraftstoff durchgeführt
werden, der durch die spätere
Einspritzung zugeführt
wird. Alternativ kann ein Kraftstoffzusatzventil stromaufwärts des NOx-Katalysators 21 des
Abgassystems vorgesehen sein, und der Kraftstoff (unverbrannter
Kraftstoff) kann direkt zu dem NOx-Katalysator 21 zugeführt werden
(nicht durch den Motor 10 hindurch). Darüber hinaus
können
diese Arten kombiniert werden, und eine Art kann gemäß dem Betriebsbereich
des Motors 10 ausgewählt
und ausgeführt
werden. Beispielsweise ist ein Schema zum Durchführen der NOx-Reduktionssteuerung
mit dem Kraftstoffzusatzventil während
einer Hochlastbetriebszeitspanne oder einer Hochdrehzahlbetriebszeitspanne
des Motors 10, in denen Bedenken hinsichtlich der Abgabe von
Rauch aufkommen, und zum Durchführen
der fetten Spülung
mit dem Injektor 11 in der anderen Zeitspanne wirksam.
-
Der
Hauptwiederherstellungsprozess (Vollspülung) und der Teilwiederherstellungsprozess (Teilspülung) kennen
mit verschiedenen Vorrichtungen ausgeführt werden. Beispielsweise
kann ein Schema zum Ausführen
der Vollspülung
mit dem Kraftstoffzusatzventil und zum Ausführen der Teilspülung mit
dem Injektor 11 jeweils verwendet werden.
-
Wenn
der Hauptwiederherstellungsprozess oder der Teilwiederherstellungsprozess
durchgeführt wird,
falls die erforderte Menge des NOx (Abgaskomponente) abgegeben wird,
die in dem NOx-Katalysator 21 okkludiert ist (Okklusionsreinigungsabschnitt), ist
dies genug. Jedes Verfahren kann zusätzlich zu den verschiedenen
Typen der Kraftstoffzuführarten verwendet
werden, solange das Verfahren diese Bedingung erfüllt.
-
Obwohl
das typische Bespiel des NOx-Katalysators als die Ausführungsform
dargestellt ist, ist die Art des NOx-Katalysators 21 beliebig. Obwohl
die Forderung bezüglich
des NOx-Katalysators derzeit hauptsächlich ist, kann die vorliegende
Erfindung in gleicher Weise auf andere Verwendungen angewendet werden,
solange der Aufbau einen Okklusionsreinigungsabschnitt hat (der
eine Okklusion bzw. Reinigung unter gewissen Bedingungen durchführt), der eine
Charakteristik hat, die ähnlich
zu der des NOx-Katalysators ist.
-
In
der Ausführungsform
ist die vorliegende Erfindung als ein Beispiel auf das Common Rail-System
des Fahrzeugdieselmotors angewendet. Grundsätzlich kann die vorliegende
Erfindung in gleicher Weise auch auf einen Ottomotor (im Speziellen
auf einen Direkteinspritzmotor) angewendet werden.
-
In
der Ausführungsform
wird die Teil der Hauptwiederherstellungsprozess oder der Teilwiederherstellungsprozess
durchgeführt
wird fortlaufend bzw. hintereinander und wiederholt außer für die Zeitspanne,
in der die Vollspülung
durchgeführt
wird, in der Abfolge des Prozesses von 5 ausgeführt. Alternativ
kann die Teilspülung
wiederholt nur während eines
vorbestimmten Intervalls vor der Ausführung der Vollspülung ausgeführt werden.
Beispielsweise kann ein Schema, das die Teilspülung in einer vorbestimmten
Zeitspanne unmittelbar nach der Vollspülungsausführung nicht ausführt, in
geeigneter weise gemäß der Verwendung
oder dergleichen verwendet werden.
-
Die
wiederholte Ausführung
der Teilspülung ist
nicht das unverzichtbare Schema. Solange die Abgasreinigungsvorrichtung
die Vorrichtung für
ein Durchführen
des Teilwiederherstellungsprozesses hat, der nur einen Teil der
Abgaskomponente, die in dem Okklusionsreinigungsabschnitt (bspw.
dem NOx-Katalysator 21) als die Reinigungsvorrichtung okkludiert
ist, vor Ausführung
des Hauptwiederherstellungsprozesses abgibt, kann ein Effekt ausgeübt werden,
der der selbe oder ähnlich
zu dem Effekt (1) ist, und die gewünschte Aufgabe bzw. das gewünschte Ziel
kann erreicht werden.
-
In
der Ausführungsform
und den Modifikationen wird angenommen, dass verschiedene Arten
von Software (Programme) verwendet werden, um die Abgasreinigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verkörpern
bzw. auszuführen.
Alternativ kann die selbe Funktion durch Hardware, wie ein bestimmter
Schaltkreis, realisiert sein.
-
Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
werden, sondern kann auf viele andere Arten umgesetzt werden, ohne
von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert
ist.
-
Eine
Abgasreinigungsvorrichtung hat einen NOX-Katalysator (21),
der NOX, das in einem Abgas enthalten ist, bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis okkludiert,
und der das okkludierte NOX bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis reinigt
(reduziert) und abgibt. Die Vorrichtung führt eine Vollspülung für ein Abgeben
im Wesentlichen einer Gesamtheit des okkludierten NOX auf einmal
auf Basis einer Einrichtung einer Ausführungsbedingung der Vollspülung durch,
um die Abgasreinigungsleistung des NOX-Katalysators (21)
wiederherzustellen. Die Vorrichtung hat ein Programm (S21–S28) für ein Durchführen einer
Teilspülung
für ein
Abgeben nur eines Teils des okkludierten NOX vor der Ausführung der Vollspülung. Die
Vorrichtung führt
hintereinander und wiederholt die Teilspülung außer für die Zeitspanne aus, in der
die Vollspülung
durchgeführt
wird.