DE102008000338A1

DE102008000338A1 - Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung und Abgasreinigungssystem

Info

Publication number: DE102008000338A1
Application number: DE102008000338A
Authority: DE
Inventors: Ataru Kariya Ichikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2008-08-28
Also published as: US20080202104A1; JP4407705B2; JP2008208777A

Abstract

Eine Menge eines Reinigungsmittels (NH<SUB>3</SUB>) wird gesteuert, das in ein Abgas zugegeben wird, mit einer bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas reagiert und das Abgas reinigt. Eine Steuerungseinrichtung (40) ist so gestaltet, dass sie mit einem Programm versehen ist, um bei NOx in dem Abgas entweder eine Inkrementsteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen der Menge von Harnstoffwasser oder eine Dekrementsteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern der Menge des Harnstoffwassers auszuführen, während die Menge kontrolliert wird, die nicht durch die Reaktion mit NH<SUB>3</SUB> gereinigt wird (die abgegebene NOx-Menge), und um die Mengensteuerung von der gegenwärtig angenommenen Inkrement- oder Dekrementsteuerung zu der anderen von der Inkrement- oder Dekrementsteuerung in Erwiderung darauf umzuschalten, ob die Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge eine vorbestimmte Charakteristik erreicht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern einer Menge eines Reinigungsmittels, beispielweise Ammoniak (NH₃), das in Form von einer wässrigen Harnstofflösung oder dergleichen in das Abgas zugegeben wird, um ein Abgas durch Reagieren mit einer bestimmten Komponente zu reinigen, wie beispielsweise Stickoxid (NOx) oder dergleichen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf ein Abgasreinigungssystem zum Reinigen eines Abgases durch Aktivieren einer Abgasreinigungsreaktion mit einem vorbestimmten Reinigungsmittel an einem Katalysator, wie es durch ein Harnstoffsystem zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) („Harnstoff-SCR-System") verkörpert wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In Kraftwerken, verschiedenen Arten von Fabriken, Automobilen und anderem, wurde ein Harnstoff-SCR-System entwickelt. In dem Fall eines Automobils (insbesondere eines Automobils, auf dem eine Dieselbrennkraftmaschine montiert ist) wird das vorhergehend genannte Harnstoff-SCR-System oder ein NOx-Okklusion-Reduktionskatalysator bei einem Abgas als Nachbehandlungstechniken verwendet, um NOx in dem Abgas zu reinigen und zu verringern. Das Harnstoff-SCR-System wird bereits praktisch umgesetzt für einen großen Lastwagen verwendet, und ist für einen hohen Reinigungsgrad bis zu ungefähr 90% bekannt. Ein gewöhnliches Harnstoff-SCR-System, das im Augenblick für die praktische Anwendung bei einer Dieselbrennkraftmaschine untersucht wird, ist ein System, in dem NOx in einem Abgas durch NH₃ verringert (gereinigt) wird, das aus einer wässrigen Harnstoff-((NH₂)2CO)-Lösung entsteht (nachfolgend als Harnstoffwasser bezeichnet). Als ein konkretes Beispiel eines derartigen Harnstoff-SCR-Systems ist ein System bekannt, das so gestaltet ist, dass es mit dem Folgenden versehen ist: einem Oxidationskatalysator, um Teile von HC, CO und PM (Partikelmaterie) in einem Abgas zu oxidieren; einem Dieselpartikelfilter (DPF), um PM stromabwärts des Oxidationskatalysators zu entfernen; einem Harnstoffwasserzuführventil, um Harnstoffwasser stromabwärts des DPF zuzugeben (durch Einspritzung zuzuführen); einem SCR-Katalysator, um NOx durch NH₃ (ein Reinigungsmittel) zu verringern, das durch Hydrolyse von Harnstoffwasser ((NH₂)2CO + H₂O → 2NH₃ + CO₂) entsteht, welches durch das Harnstoffwasserzuführventil auf der weiter stromabwärtigen Seite zugegeben wird; und einem NH₃-Katalysator, beispielsweise einem Oxidationskatalysator, um übermäßiges NH₃ zu reinigen, das nicht durch die Reduktionsreaktion verbraucht worden ist und stromabwärts des SCR-Katalysators strömt, und um die Menge des an die Luft abgegebenen NH₃ zu verringern.
Bei einem derartigen Harnstoff-SCR-System ist die Verringerung der Menge von NH₃, das zu einem NH₃-Katalysator geschickt wird, als auch die Verbesserung eines NOx-Reinigungsgrads wichtig. Das kommt daher, dass NH₃ im Allgemeinen als giftig bekannt ist und zudem der starke Geruch die Umgebung nachteilig beeinflusst. Dann ist die genaue Steuerung der Harnstoffwassermenge eine Technologie, die wichtig ist, um sowohl die Verbesserung eines NOx-Reinigungsgrads als auch die Verringerung einer NH₃-Menge zu erreichen. Wenn die Menge von Harnstoffwasser im Vergleich zu einer NOx-Menge (einer ungereinigten NOx-Menge) in einem zu reinigenden Abgas nicht ausreichend ist, wird NOx nicht ausreichend gereinigt. Demgegenüber, wenn die Menge von Harnstoffwasser im Vergleich zu einer ungereinigten NOx-Menge überhöht ist, wird übermäßiges NH₃, das nicht durch die Reduktionsreaktion mit NOx verbraucht worden ist, zu dem NH₃-Katalysator geschickt. Folglich ist es wünschenswert, die Menge von Harnstoffwasser so zu steuern, dass die gereinigte NOx-Menge (oder der NOx-Reinigungsgrad) maximal ist, und die nicht gebrauchte NH₃-Menge (die Menge von NH₃, die nicht durch die Reduktionsreaktion mit NOx verbraucht worden ist) minimal ist. Die Leistung eines Abgasreinigungssystems verbessert sich, indem der Reinigungsgrad von zu reinigendem NOx zunimmt. Im Hinblick auf NH₃ ist es wichtig, ein System zu gestalten, das eine weniger übermäßige Menge von NH₃ produziert, nämlich ein System, das es ermöglicht, übermäßiges (nicht reagiertes) NH₃ nur mit einem kleinen NH₃-Katalysator oder, falls möglich, ohne die Verwendung eines vorhergehend genannten NH₃-Katalysators zu entfernen. Mit einem derartigen System ist es möglich, Raum zu sparen und Kosten zu verringern. Des Weiteren ist es zudem aus der Sicht des Sicherstellens der längeren Lebensdauer eines NH₃-Katalysators wichtig, die nicht gebrauchte NH₃-Menge zu verringern.
Beispielsweise ist eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der Menge von Harnstoffwasser bekannt, wie sie in JP-A-2003-269142 beschrieben ist. Die Kontrolleinrichtung schätzt die Menge von ungereinigtem NOx, das von einer Dieselbrennkraftmaschine abgegeben worden ist, auf der Basis eines vorbestimmten Maschinenbetriebszustands, beispielsweise einer Maschinendrehzahl, einer Einlassluftströmungsrate in einem vorbestimmten Zylinder und dergleichen. Wenn das Harnstoffwasser hinzugegeben wird, wird ein Harnstoffwasserzuführventil so gesteuert, dass das Harnstoffwasser mit einer Menge hinzugegeben wird, die notwendig ist, um das NOx entsprechend der geschätzten ungereinigten NOx-Menge vollständig zu reinigen. Das unterdrückt die übermäßige Zugabe von Harnstoffwasser, während der NOx-Reinigungsgrad auf einem hohen Niveau gehalten wird. Des Weiteren nehmen die Möglichkeiten des Realisierens der längeren Lebensdauer und das Vereinfachen (Verkleinern) eines NH₃-Katalysators durch die Verringerung einer nicht verbrauchten NH₃-Menge zu.
Wie es vorhergehend angemerkt ist, ist die Vorrichtung, die in JP-A-2003-269142 beschrieben ist, so gestaltet, dass sie die Menge von Harnstoffwasser auf der Basis der von einem Maschinenbetriebszustand geschätzten ungereinigten NOx-Menge auf eine geeignete Menge hinsteuert. Der Maschinenbetriebszustand umfasst jedoch viele Parameter, die die ungereinigte NOx-Menge beeinflussen, und es ist wahrscheinlich, dass sich die ungereinigte NOx-Menge durch einen Parameter verändert, der von dem Maschinenbetriebszustand verschieden ist. Auch wenn sich die ungereinigte NOx-Menge nicht verändert, ist es des Weiteren wahrscheinlich, dass sich die Reinigungsleistung (der Reinigungsgrad) eines SCR-Katalysators oder eines NH₃-Katalysators gemäß der Veränderung des Zustands eines Abgases und eines Katalysators verändert, und sich der optimale Wert der Menge von Harnstoffwasser verändert. Eine in JP-A-2003-301737 beschriebene Vorrichtung steuert beispielsweise die Menge von Harnstoffwasser auf der Basis der Temperatur eines Abgases und der Temperatur eines Katalysators. Des Weiteren ist ein NOx-Sensor in der in JP-A-2003-314256 beschriebenen Vorrichtung auf der stromabwärtigen Seite eines SCR-Katalysators installiert, eine Adsorption von NH₃ zu dem SCR-Katalysator wird auf der Basis einer Ausgabe des Sensors gerechnet und die Menge von Harnstoffwasser wird auf Basis der berechneten NH₃-Adsorption gesteuert.
Es ist jedoch nicht realistisch, eine ungereinigte NOx-Menge (oder einen Optimalwert der Harnstoffwassermenge) auf der Basis von all diesen Parametern zu schätzen, da eine sehr große Speicherkapazität benötigt wird, um eine mehrdimensionale Abbildung (oder eine mathematische Gleichung, usw.) zu speichern, oder da die Menge der Berechnungen für die Schätzung einer ungereinigten NOx-Menge zunimmt. Auch in dem Fall des Schätzens einer ungereinigten NOx-Menge (oder eines Optimalwerts der Harnstoffwassermenge) von einem Maschinenbetriebszustand, usw., ist es folglich schwierig, einen ausreichend genauen Wert zu erhalten. Auch mit einer Vorrichtung, wie sie in JP-A-2003-269142 beschrieben ist, ist es wie vorhergehend bemerkt schwierig, die Menge von Harnstoffwasser (ein Additiv), das die Quelle eines Reinigungsmittels (NH₃) ist, auf einen optimalen Wert mit einem ausreichend hohen Grad an Genauigkeit zu steuern, so dass die gereinigte NOx-Menge (oder ein NOx-Reinigungsgrad) maximal ist, und eine nicht verbrauchte NH₃-Menge (die Menge von NH₃, die nicht durch eine Reduktionsreaktion mit NOx verbraucht worden ist), oder eine abgegebene NH₃-Menge (die Menge von NH₃, die nicht mit einem NH₃-Katalysator gereinigt worden ist) kann minimal sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorhergehenden Situation gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Folgendes bereitzustellen: eine Mengensteuerungseinrichtung eines Abgasreinigungsmittels, die in der Lage ist, flexibel auf verschiedene Situationen zu reagieren und die Menge eines Abgasreinigungsmittels mit einem hohen Genauigkeitsgrad auf eine optimale Menge zu steuern; und ein Abgasreinigungssystem, das in der Lage ist, ein Abgas mit der Steuerungseinrichtung passend zu reinigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert eine Steuerungseinrichtung die Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen. Die Steuerungseinrichtung ist mit einer Mengensteuerungseinrichtung versehen, um eine erste Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable entsprechend einem vorbestimmten Parameter ist annehmbar), während bei der bestimmten Komponente in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit dem Reinigungsmittel gereinigt wird. Wenn die Veränderungscharakteristik bzw. die Veränderungsausprägung der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente durch Anwendung der ersten Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik bzw. Ausprägung erreicht (eine feste Charakteristik oder eine variable Charakteristik in Erwiderung auf einen vorbestimmten Parameter ist annehmbar), wird die erste Mengensteuerung angehalten und anschließend, entgegen der ersten Mengensteuerung, wird eine zweite Mengensteuerung zum sequenziellen Verringern oder Vergrößern der Menge des Reinigungsmittels mit einer bestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) ausgeführt, während die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird. Wenn die Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente durch Anwendung der zweiten Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik (eine feststehende oder variable Charakteristik, die von der Charakteristik bei der ersten Mengensteuerung verschieden ist, ist annehmbar) erreicht, wird die zweite Mengensteuerung angehalten.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung mit einer Steuerungsbetriebumschalteinrichtung versehen, um entweder eine erste Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) oder eine zweite Mengensteuerung zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein feststehender Wert oder eine Variable ist annehmbar) durchzuführen, während bei der bestimmten Komponente in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, die der nicht durch die Reaktion mit dem Reinigungsmittel gereinigten Menge entspricht. In Erwiderung darauf, ob die Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik (eine feststehende oder variable Charakteristik ist annehmbar) erreicht, oder ob nicht, wird die Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung zu der anderen der ersten oder zweiten Mengensteuerung umgeschaltet.
Wie es vorhergehend bemerkt worden ist, variiert der optimale Wert der Menge eines Reinigungsmittels (die Menge von Harnstoffwasser, die in der vorhergehend genannten Steuerungsvorrichtung beschrieben ist) in Übereinstimmung mit vielen Parametern. Folglich ist es schwierig, eine optimale Reinigungsmittelmenge aus diesen Parametern zu erhalten. Angesichts der Situation steuert die vorhergehend genannte Steuerungseinrichtung die Menge eines Reinigungsmittels direkter auf einen optimalen Wert.
Wie es vorhergehend bemerkt worden ist, bedeutet dies, dass die Menge eines Reinigungsmittels einen sogenannten optimalen Wert einnimmt, wenn bei der zu reinigenden bestimmten Komponente die Menge (oder der Reinigungsgrad) einer gereinigten bestimmten Komponente, beispielsweise NOx, maximal ist, und die Menge des nicht verbrauchten Reinigungsmittels (eine nicht verbrauchte NH₃-Menge) oder die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels (eine abgegebene NH₃-Menge) minimal ist. Die minimale Menge, die erforderlich ist, um die Menge einer gereinigten bestimmten Komponente maximal zu machen (das heißt die ungereinigte bestimmte Komponentenmenge minimal zu machen) entspricht dem vorhergehend genannten optimalen Wert, und die nachfolgenden Ergebnisse wurden mit Bezug auf die Beziehung zwischen der Menge eines Reinigungsmittels und der Menge einer gereinigten bestimmten Komponente erhalten. Das bedeutet, dass dann, wenn eine gereinigte Menge den maximalen Wert von dem Zustand eines niedrigen gereinigten Mengenniveaus erreicht, während die Menge sequenziell erhöht wird, der Zustand der Veränderung (die Veränderungscharakteristik) der gereinigten Menge, bevor die gereinigte Menge maximal wird, sehr verschieden von dem Zustand ist, nachdem die gereinigte Menge maximal wird. Wenn eine gereinigte Menge durch sequenzielles Verringern der Menge von dem Zustand, in dem die gereinigte Menge maximal ist, verringert wird, ist währenddessen der Zustand der Veränderung (die Veränderungscharakteristik) der gereinigten Menge, wenn die gereinigte Menge maximal ist, sehr verschieden von dem Zustand, wenn die gereinigte Menge niedriger als das Maximum ist. Mit Bezug auf eine gereinigte Menge entspricht die Menge eines Reinigungsmittels an dem Wendepunkt der Veränderungscharakteristik der minimalen Menge, die erforderlich ist, um eine ungereinigte bestimmte Komponentenmenge minimal zu machen (die gereinigte Menge ist maximal), nämlich dem Optimalwert der Menge. Auch wenn sich die Menge eines Reinigungsmittels in einem übermäßigen Bereich oder einem nicht ausreichenden Bereich befindet, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Menge eines Reinigungsmittels durch entweder die erste oder die zweite Mengensteuerung nahe an einen Optimalwert zu bringen. Auch wenn die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente selbst nicht bestätigt wird, ist es möglich, die Menge eines Reinigungsmittels durch die Veränderungscharakteristik einer ungereinigten bestimmten Komponentenmenge auf einen Maximalwert zu steuern. Auch wenn der Optimalwert der Menge auf Grund einer Alterung oder dergleichen variiert, kann die Genauigkeit (Annäherung an einen Optimalwert) der Mengensteuerung als ein Ergebnis auf einem hohen Niveau beibehalten werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung steuert eine Steuerungseinrichtung die Menge eines Reinigungsmittels, das einem Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen. Die Steuerungseinrichtung ist mit einer Mengensteuerungsreinrichtung versehen, um eine erste Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels mit einer bestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) auszuführen, während bei dem Reinigungsmittel die Menge des unreagierten Reinigungsmittels kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit der bestimmten Komponente verbraucht wird. Wenn die Veränderungscharakteristik bzw. die Veränderungsausprägung der Menge des unreagierten Reinigungsmittels durch die Anwendung der ersten Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik bzw. Ausprägung (eine feststehende oder variable Charakteristik ist annehmbar) erreicht, wird die erste Mengensteuerung angehalten und anschließend, entgegen der ersten Mengensteuerung, eine zweite Mengensteuerung zum sequenziellen Verringern oder Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) ausgeführt, während die Menge des unreagierten Reinigungsmittels kontrolliert wird. Wenn die Veränderungscharakteristik der Menge des unreagierten Reinigungsmittels durch die Anwendung der zweiten Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik (eine feste oder variable Charakteristik ist annehmbar) erreicht, wird die zweite Mengensteuerung angehalten.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung mit einer Mengensteuerungsreinrichtung versehen, um eine erste Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) auszuführen, während bei dem Reinigungsmittel die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die stromabwärts von der Stelle an die Luft abgegeben wird, an der das Reinigungsmittel mit der bestimmten Komponente reagiert. Wenn die Veränderungscharakteristik der unreagierten Reinigungsmittelmenge durch die Anwendung der ersten Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik (eine feste oder variable Charakteristik ist annehmbar) erreicht, wird die erste Mengensteuerung angehalten. Anschließend, entgegen der ersten Mengensteuerung, führt die Mengensteuerungseinrichtung eine zweite Mengensteuerung zum sequenziellen Vermindern oder Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) durch, während die Menge des unreagierten Reinigungsmittels kontrolliert wird. Wenn die Veränderungscharakteristik der unreagierten Reinigungsmittelmenge durch die Anwendung der zweiten Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik (eine feste oder variable Charakteristik ist annehmbar) erreicht, wird die zweite Mengensteuerung angehalten.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung mit einer Steuerungsbetriebumschalteinrichtung versehen, um entweder eine erste Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) oder eine zweite Mengensteuerung zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) durchzuführen, während bei dem Reinigungsmittel die Menge des unreagierten Reinigungsmittels kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit der der bestimmenden Komponente verbraucht wird. In Erwiderung darauf, ob die Veränderungscharakteristik der unreagierten Reinigungsmittelmenge eine vorbestimmte Charakteristik erreicht, oder ob nicht, schaltet die Schalteinrichtung die Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung zu der anderen der ersten oder zweiten Mengensteuerung um.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung mit einer Steuerungsbetriebumschaltvorrichtung versehen, um entweder eine erste Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) oder eine zweite Mengensteuerung zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) durchzuführen, während bei dem Reinigungsmittel die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die in die Luft stromabwärts von der Stelle abgegeben wird, an der das Reinigungsmittel mit der bestimmten Komponente reagiert. In Erwiderung darauf, ob die Veränderungscharakteristik der abgegebenen Reinigungsmittelmenge eine vorbestimmte Charakteristik erreicht, oder ob nicht, schaltet die Schalteinrichtung die Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung zu der anderen der ersten oder zweiten Mengensteuerung.
Durch Einsetzen entweder der ersten oder der zweiten Mengensteuerung ist es möglich, die Menge eines Reinigungsmittels aus einem übermäßigen Bereich oder einem nicht ausreichenden Bereich nahe an einen optimalen Wert zu bringen. Wie es bereits bemerkt worden ist, kann eine Mengensteuerungsgenauigkeit (Annäherung an einen optimalen Wert) mit einem hohen Niveau beibehalten werden, auch wenn Alterung oder dergleichen auftritt.
Der Gesichtspunkt (die Tendenz) der Variation einer unreagierten Reinigungsmittelmenge oder einer abgegebenen Reinigungsmittelmenge gegenüber der Veränderung der Menge steht dem Gesichtspunkt (der Tendenz) der Variation einer ungereinigten bestimmten Komponentenmenge entgegen. Folglich ist es effektiv, es so zu gestalten, dass entweder die erste Mengensteuerung oder die zweite Mengensteuerung die Steuerung ist, um die Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate sequenziell zu verringern und anzuhalten, wenn die Menge eines unreagierten Reinigungsmittels einen zulässigen Bereich übersteigt bzw. verlässt und sich nicht mehr verändert, auch wenn die Menge verringert wird; und die andere Mengensteuerung ist die Steuerung, um die Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate sequenziell zu erhöhen und anzuhalten, wenn die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente einen zulässigen Bereich übersteigt bzw. verlässt und sich durch die Mengenerhöhung verändert. Es ist möglich, eine Menge einfach auf eine geeignete Weise zu steuern.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung mit einer Mengensteuerungseinrichtung versehen, um eine Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels von einem vorbestimmten Anfangswert aus mit einer vorbestimmten Rate durchzuführen, während bei der bestimmten Komponente in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit dem Reinigungsmittel gereinigt worden ist. Wenn die Veränderungscharakteristik der ungereinigten bestimmten Komponentenmenge durch die Anwendung der Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik erreicht, wird die Mengensteuerung angehalten.
Gemäß einem weitern Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung mit einer Mengensteuerungseinrichtung versehen, um eine Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels von einem vorbestimmten Anfangswert aus mit einer vorbestimmten Rate durchzuführen, während bei dem Reinigungsmittel die Menge des unreagierten Reinigungsmittels kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit der bestimmten Komponente verbraucht worden ist. Wenn die Veränderungscharakteristik der ungereinigten bestimmten Komponentenmenge durch die Anwendung der Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik erreicht, wird die Mengensteuerung angehalten.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung mit einer Mengensteuerungsvorrichtung versehen, um eine Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels von einem vorbestimmten Anfangswert aus mit einer vorbestimmten Rate auszuführen, während bei dem Reinigungsmittel die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die an die Luft stromabwärts von der Stelle abgegeben wird, an der das Reinigungsmittel mit der bestimmten Komponente reagiert. Wenn die Veränderungscharakteristik der ungereinigten bestimmten Komponentenmenge durch die Anwendung der Mengensteuerung eine vorbestimmte Charakteristik erreicht, wird die Mengensteuerung angehalten.
Es ist zudem möglich, jede von einer ungereinigten bestimmten Komponentenmenge, einer unreagierten Reinigungsmittelmenge und einer abgegebenen Reinigungsmittelmenge zu kontrollieren und den optimalen Wert der Reinigungsmittelmenge von dem Kurs oder dergleichen (beispielsweise erfasst durch graphische Darstellung in einem Graphen) abzuleiten oder zu erfassen.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen der Menge des Reinigungsmittels, bei der die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente minimal und zudem die Menge des unreagierten Reinigungsmittels minimal ist, durch Kontrollieren von wenigstens einer von der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente bei der bestimmten Komponente in dem Abgas, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit dem Reinigungsmittel gereinigt worden ist, und der Menge des unreagierten Reinigungsmittels bei dem Reinigungsmittel, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit der bestimmten Komponente verbraucht worden ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Steuerungsvorrichtung eine Einrichtung zum Erfassen der Menge des Reinigungsmittels, bei der die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente minimal und zudem die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels minimal ist, durch Kontrollieren von wenigstens einer von der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente bei der bestimmten Komponente in dem Abgas, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit dem Reinigungsmittel gereinigt worden ist, und der Menge des abgegebenen Reinigungsmittels bei dem Reinigungsmittel, die der Menge entspricht, die in die Luft stromabwärts von der Stelle abgegeben wird, an der das Reinigungsmittel mit der bestimmten Komponente reagiert.
Es ist möglich, auf der Basis eines jeden Erfassungswerts eine Datenanalyse und eine Fehlerdiagnose auszuführen, und eine Reinigungsmittelmenge mit einem hohen Genauigkeitsgrad auf einen optimalen Wert zu steuern.
Wenn die Anwendbarkeit der vorhergehenden Erfindung angesichts der Anforderungen der Gesellschaft (öffentliches Interesse) betrachtet wird, wie sie durch das vorhergehend genannte Harnstoff-SCR(selektive katalytische Reduktion)-System dargestellt wird, wird eine NOx-Reinigungsvorrichtung, die eine wässrige Harnstofflösung (Harnstoffwasser) als ein Additiv verwendet, als solch ein Abgasreinigungssystem erwartet, das NOx (Stickstoffoxide) in einem Abgas mit einem hohen Reinigungsgrad reinigt. Der Grund dafür, dass NH₃ in der Form einer wässrigen Harnstofflösung hinzugegeben wird, ist der, dass eine wässrige Harnstofflösung einfacher als NH₃ zu handhaben ist (weniger giftig). Angesichts der Anwendbarkeit der gegenwärtigen Situation, ist es folglich effektiv, eine Steuerungsvorrichtung derart zu gestalten, dass die bestimmte Komponente NOx ist, und dass das Reinigungsmittel NH₃ ist, das entsteht, indem es in der Form einer wässrigen Harnstofflösung hinzugegeben wird und sich in Abgas zersetzt. Wenn beispielsweise ein derartiges Harnstoff-SCR-System in einem Automobil angewendet wird, und eine Steuerungseinrichtung an einem Fahrzeug oder dergleichen mit einer Dieselbrennkraftmaschine montiert ist, ist es des Weiteren möglich, die Verbesserung eines Kraftstoffverbrauchs und die Verringerung von PM zu verwirklichen, während es erlaubt ist, dass NOx während einer Verbrennung erzeugt wird. Dies ist eine Technologie, die einen großen Beitrag zu der Verbesserung des Betriebsverhaltens eines Automobils und zu der Reinigung eines Abgases beiträgt, was einen Schlüssel zu der Verbreitung von Dieselbrennkraftmaschinen darstellt.
In manchen Geschäftsbereichen, Anwendungen, und anderem wird nicht eine derartige Einheit einer Steuerungseinrichtung sondern eine größere Einheit manchmal als ein Abgasreinigungssystem verwendet, das verschiedene Vorrichtungen aufweist, welche nicht nur eine derartige Steuerungseinrichtung sondern zudem andere in Beziehung stehende Vorrichtungen aufweist (beispielsweise verschiedene Arten von Vorrichtungen, die mit einem Steuern von beispielsweise Sensoren und Aktuatoren in Beziehung stehen). Das bedeutet, dass ein Abgasreinigungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass es versehen ist mit: einem Katalysator zum Beschleunigen einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion; einem Reinigungsmittelzuführventil zum Hinzufügen eines Reinigungsmittels zum Reinigen eines Abgases durch Ausführen der Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas oder eines Additiv zu dem Katalysator selbst oder zu dem Abgas auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysators, das als die Quelle des Reinigungsmittels wirkt; und eine Steuerungsbetriebumschaltschalteinrichtung zum Ausführen von entweder einer ersten Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar) oder einer zweiten Mengensteuerung zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels mit einer vorbestimmten Rate (ein fester Wert oder eine Variable ist annehmbar), während bei der bestimmten Komponente in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Abgasreinigungsreaktion gereinigt wird, und, in Erwiderung darauf, ob die Veränderungscharakteristik der ungereinigten bestimmten Komponentenmenge eine bestimmte Charakteristik (eine feste oder variable Charakteristik ist annehmbar) erreicht, oder ob nicht, die Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung zu der anderen der ersten oder zweiten Mengensteuerung umgeschaltet wird. Des Weiteren ist es in diesem Fall effektiv, das Harnstoff-SCR-System zu verwenden, wobei die bestimmte Komponente NOx (Stickoxid) ist, das Additiv eine wässrige Harnstofflösung ist, und der Katalysator die NOx Reduktionsreaktion als die Abgasreinigungsreaktion beschleunigt, um NOx durch NH₃ (Ammoniak) zu verringern, das durch Zersetzen der wässrigen Harnstofflösung entsteht. Dasselbe wird zudem in anderen Fällen angewendet, und es ist insbesondere effektiv, eine Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch Einbeziehen der Steuerungseinrichtung in ein Abgasreinigungssystem (insbesondere ein Harnstoff-SCR-System) zu verwenden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 eine schematische Ansicht ist, die eine Mengensteuerungseinrichtung und ein Abgasreinigungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Flussdiagramm ist, das einen Vorgang eines Inkrementierens bei einer Mengensteuerung von Harnstoffwasser zeigt;
3 ein Flussdiagramm ist, das einen Vorgang des Dekrementierens bei der Mengensteuerung von Harnstoffwasser zeigt; und
4 ein Diagramm ist, das die Beziehung einer Menge von Harnstoffwasser zu einer abgegebenen NOx-Menge beziehungsweise einer abgegebenen NH₃ Menge zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. Der grundlegende Aufbau des Abgasreinigungssystems in dem Ausführungsbeispiel stimmt mit dem eines herkömmlichen Harnstoff-Systems zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) überein, das vorhergehend genannt worden ist. Wie es in 1 gezeigt ist, wird NOx in einem Abgas durch NH₃ (Ammoniak) verringert (gereinigt), das aus einer wässrigen Harnstofflösung ((NH₂)2CO) entsteht (nachfolgend als Harnstoffwasser bezeichnet.)
Die Gestaltung des Abgasreinigungssystems ist ausführlich mit Bezug auf 1 beschrieben.
1 ist ein Aufbauschaubild, das die Kontur eines Harnstoff-SCR-Systems (einer Abgasreinigungsvorrichtung) gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie es in 1 gezeigt ist, reinigt ein derartiges System Abgas, das beispielsweise von einer Hubkolbendieselbrennkraftmaschine (einer Abgasquelle) abgegeben wird, die an einem vierrädrigen Automobil (nicht in der Fig. gezeigt) montiert ist. Das System umfasst verschiedene Arten von Aktuatoren, um das Abgas zu reinigen, verschiedene Arten von Sensoren und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 40.
Ein Abgasreinigungssystem ist mit einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem Abgasrohr 12 (einem Abgaskanal), einem SCR-Katalysator 13, einem Abgasrohr 14 (einem Abgaskanal) einem NH₃ Katalysator 15 (beispielsweise ein Oxidationskatalysator) entlang einer Abgasströmung in dieser Reihenfolge in dem Rohr 12 versehen. Ein Harnstoffwasserzuführventil 16 ist an der Kanalwand in der Mitte des Abgasrohrs 12 auf die Art und Weise eingebaut, dass eine Düse 16a in Richtung der abgasstromabwärtigen Seite gerichtet ist, so dass die Düse 16a nicht verunreinigt wird, um Harnstoffwasser, das von einem Harnstoffwassertank (17a) zu der stromabwärtigen Seite des DPF 11 gepumpt wird, zuzugeben (Zufuhr durch Einspritzung). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Harnstoffwasserzuführventil 16 so gestaltet, dass deren Antrieb durch die ECU 40 elektrisch gesteuert wird, nämlich als ein elektromagnetisch angetriebenes Einspritzventil. Sodann wird durch Steuern des Harnstoffwasserzuführventils 16 in einen gewünschten Zustand durch die ECU 40 eine gewünschte Menge von Harnstoffwasser als ein Additiv dem Abgas durch Einspritzung zugeführt, das in dem Abgasrohr 12 strömt, welches sich zwischen dem DPF 11 und dem SCR-Katalysator 13 befindet. Das hinzugefügte Harnstoffwasser (oder NH₃ nach Zerlegung) als auch das Abgas wird durch Nutzen der Strömung des Abgases (Abgasströmung) zu dem SCR-Katalysator 13 auf der stromabwärtigen Seite zugeführt.
Das bedeutet, dass Harnstoffwasser in dem System durch das Harnstoffwasserzuführventil 16 in ein Abgas zugefügt wird und dadurch durch eine Zersetzungsreaktion (Gleichung 1), wie sie nachfolgend beschrieben ist, aus dem Harnstoffwasser NH₃ (ein Reinigungsmittel) entsteht. Anschließend tritt eine nachfolgend beschriebene NOx-Reduktionsreaktion (Gleichung 2) mit NH₃ an dem SCR- Katalysator 13 auf, und dadurch wird das zu reinigende Abgas gereinigt (NOx Reinigung). (NH₂)2CO + H₂O → 2NH₃ + CO₂ (Gleichung 1) NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N2 + 3H₂O (Gleichung 2)
Anschließend wird übermäßiges NH₃ (nicht verbrauchtes NH₃), das nicht durch die Reduktionsreaktion (Gleichung 2) verbraucht wird und zu der stromabwärtigen Seite des SCR-Katalysators 13 (dem Abgasrohr 14) strömt, durch die nachfolgend beschriebene Reaktion (Gleichung 3) mit dem NH₃-Katalysator 15 gereinigt, und die Menge von NH₃, die an die Luft abgegeben wird, wird verringert. Im Hinblick auf das Abgas auf der stromabwärtigen Seite des SCR-Katalysators 13 kann hier die NH₃-Menge (die nicht verbrauchte NH₃-Menge) und die NOx-Menge (die abgegebene NOx-Menge) in dem Abgas (die Einzelheiten werden mit der ECU 40 auf der Basis der Ausgabe von jedem Sensor berechnet) durch einen in dem Abgasrohr 14 angeordneten Abgassensor 14a (einen Sensor, der einen NOx-Sensor und einen NH₃-Sensor umfasst) erfasst werden. 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O (Gleichung 3)
Nacheinander sind nachfolgend die verschiedenen Arten der Abgasreinigungsvorrichtungen ausführlich beschrieben, die das Abgasreinigungssystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels bilden.
Der DPF 11 ist ein Filter nach der Art, die sich selbst kontinuierlich regeneriert, um Partikelmaterie (PM) in einem Abgas zu fangen und zu entfernen, und kann beispielsweise durch kontinuierliches Verbrennen und Entfernen der gefangenen PM bei der Nacheinspritzung nach der Hauptkraftstoffeinspritzung oder dergleichen verwendet werden (entsprechend zu der Regenerierungsabwicklung). Der DPF 11 trägt einen Platinsystem-Oxidationskatalysator (nicht gezeigt). Der Oxidationskatalysator kann als eine unabhängige Einheit eingebaut sein. Es ist möglich, HC und CO zusammen mit einem löslichen organischen Anteil (SOF) zu entfernen, der einer der PM-Komponenten ist, und einen Teil von NOx zu NO₂ zu oxidieren (der Reinigungsgrad von NOx nimmt zu, wenn das Verhältnis von NO zu NO₂ das Verhältnis aus Gleichung 2 erreicht).
Der SCR-Katalysator 13 wird beispielsweise durch Herstellen eines Katalysatorträgers ausgebildet, der eine Wabenstruktur aufweist, und der ein Katalysatormetall stützt, das beispielsweise aus Vanadiumoxid (V₂O₅) oder dergleichen besteht. Durch die katalytische Wirkung wird die Reduktionsreaktion (die Abgasreinigungsaktion) von NOx, nämlich vorhergehende Gleichung 2, beschleunigt.
Der Aufbau des Harnstoffwasserzuführventils 16 entspricht dem eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventils (eine Einspritzeinrichtung), die zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Maschine (einer Brennkraftmaschine) für ein Automobil verwendet wird. Da das herkömmliche Kraftstoffeinspritzventil öffentlich bekannt ist, wird der Aufbau des Harnstoffwasserzuführventils 16 nur kurz erklärt. Das Harnstoffwasserzuführventil 16 umfasst einen Nadelantriebsbereich mit unter anderem einem elektromagnetischen Solenoid und einer Nadel, die durch den Nadelantriebsbereich angetrieben wird, sich in dem Ventilkörper (dem Gehäuse) hin und her bewegt, und eine notwendige Anzahl von Düsenlöchern, die an der Düse 16a an der Spitze des Ventilkörpers durchgebohrt sind, oder Strömungskanäle bis zu den Düsenlöchern öffnet und schließt. Wenn das elektromagnetische Solenoid bei dem Harnstoffwasserzuführventil 16 gemäß einem elektrischen Signal, beispielsweise einem gepulsten Signal in einer Pulsweitenmodulations-(PWM)-Steuerung von der ECU 40 auf der Basis des Aufbaus (der Elemente), nämlich in Übereinstimmung mit einem Einspritzbefehl von der ECU 40 elektrifiziert wird, wird die Nadel durch den elektromagnetischen Solenoid angetrieben und bewegt sich in Richtung des Öffnens des Ventils. Dadurch öffnet sich die Düse 16a an der Spitze des Ventilkörpers, d. h. wenigstens eines der Düsenlöcher der Düse 16a öffnet sich, und das Harnstoffwasser wird in das Abgas zugegeben (eingespritzt), das in dem Abgasrohr 12 strömt. Die Menge (die Einspritzmenge) des Harnstoffwassers wird auf der Basis der Zeitdauer bestimmt, während der das elektromagnetische Solenoid elektrisch aktiviert ist, beispielsweise entsprechend einer Pulsweite eines gepulsten Signals von der ECU 40.
Ein Harnstoffwasserzufuhrsystem zum Pumpen und Zuführen von Harnstoffwasser zu dem Harnstoffwasserzuführventil 16 besteht im Wesentlichen aus einem Harnstoffwassertank 17a und einer Pumpe 17b. Das in dem Harnstoffwassertank 17a gespeicherte Harnstoffwasser wird mit der Pumpe 17b, die in dem Tank 17a eingebaut ist, heraufgepumpt und in Richtung des Harnstoffwasserzuführventils 16 gepumpt. Anschließend wird das gepumpte Harnstoffwasser zu dem Harnstoffwasserzuführventil 16 durch ein Rohr 17c zur Harnstoffwasserzufuhr sequenziell zugeführt.
Fremdmaterie in dem Harnstoffwasser wird mit einem Filter 17f entfernt, der an der stromaufwärtigen Seite des Harnstoffwasserzuführventils 16 angeordnet ist, bevor das Harnstoffwasser zu dem Harnstoffwasserzuführventil 16 zugeführt wird. Der Druck zum Zuführen des Harnstoffwassers zu dem Zuführventil 16 wird durch eine Harnstoffwasserdruckreguliereinrichtung 17d eingestellt.
Wenn der Zuführdruck einen vorbestimmten Wert übersteigt, kehrt das Harnstoffwasser in dem Rohr 17c durch eine mechanische Vorrichtung unter Verwendung einer Feder oder dergleichen in dem Harnstoffwassertank 17a zurück. In dem vorliegenden System wird der Zuführdruck des Harnstoffwassers durch die Tätigkeit der Reguliereinrichtung 17d auf einen vorbestimmten Wert (einen festgesetzten Druck) gesteuert. Der Zuführdruck des Harnstoffwassers wird jedoch nicht immer präzise auf einen festgesetzten Druck gesteuert, auch nicht durch die Tätigkeit der Reguliereinrichtung 17d, und somit ist das vorliegende System so gestaltet, dass der Zuführdruck des Harnstoffwassers durch einen Harnstoffwasserdrucksensor 17e erfasst werden kann (genauer gesagt durch die ECU 40 auf der Basis einer Sensorausgabe berechnet werden kann), der an einem vorbestimmten Erfassungspunkt angeordnet ist, beispielsweise auf der stromabwärtigen Seite der Regulierungsrichtung 17d, wo der Kraftstoffdruck eingestellt und mit der Regulierungsrichtung 17d stabilisiert wird.
In einem derartigen System ist ein Bereich, der eine mit der Abgasreinigung in Beziehung Steuerung proaktiv ausführt, die ECU 40 als eine elektronische Steuerungseinheit (beispielsweise eine ECU zur Abgasreinigungssteuerung, die mit einer ECU zur Maschinensteuerung durch ein CAN oder dergleichen verbunden ist). Die ECU 40 hat einen bekannten Mikrocomputer (nicht gezeigt) und führt verschiedene Arten einer mit der Abgasreinigung in Beziehung stehenden Steuerung mit einer optimalen Charakteristik entsprechend der gegenwärtigen Situation durch Betätigen verschiedener Aktuatoren, wie zum Beispiel dem Harnstoffwasserzuführventil 16 und anderen, auf der Basis von Erfassungssignalen von den verschiedenen Sensoren aus. Der an der ECU 40 montierte Mikrocomputer umfasst im Wesentlichen verschiedene Arten von arithmetischen Einheiten, Speichern, Signalprozessoren, Kommunikationssystemen, Stromzufuhrschaltkreisen und anderen, wie zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) zum Ausführen verschiedener Arten von Berechnungen, einen wahlfreien Zugriffsspeicher (RAM) als ein Hauptspeicher zum vorübergehenden Speichern der Berechnungsdaten und Rechnungsergebnissen, einen Festspeicher (ROM) als ein Programmspeicher, einen elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) als ein Speicher zur Datenspeicherung, einen Backup-RAM (einen RAM, der von einer elektrischen Backup-Stromquelle elektrisch versorgt wird, wie zum Beispiel einer Fahrzeugbatterie), Signalprozessoren, die einen A/D-Konvertierer, einen Uhrerzeugungsschaltkreis und andere umfassen, und Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Anschlüsse zum Eingeben und Ausgeben von Signalen von außen. Vor ausführen eines Programms, das mit der Mengensteuerung eines Abgasreinigungsmittels in Beziehung steht, werden dann verschiedene Programme und Steuerungsabbildungen, die mit einer Abgassteuerung in Beziehung stehen, in dem ROM gespeichert, und verschiedene Steuerungsdaten und andere Daten inklusive Maschinendesigndaten werden in dem Speicher zur Datenspeicherung gespeichert, beispielsweise dem EEPROM.
Die Gestaltung eines Abgasreinigungssystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde vorhergehend ausführlich beschrieben. Das bedeutet, dass das System in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der vorhergehend genannten Charakteristik so gestaltet ist, dass NH₃ als ein Reinigungsmittel in der Form einer wässrigen Harnstofflösung (Harnstoffwasser) in ein Abgas mit dem Harnstoffwasserzuführventil 16 zugefügt wird. Das führt dazu, dass sich das Harnstoffwasser zersetzt und NH₃ in das Abgas abgegeben wird. Anschließend wird eine NOx-Reduktionsreaktion (Gleichung 2) an den SCR-Katalysator 13 mit NH₃ ausgeführt, und das zu reinigende Abgas (das Abgas von einer Maschine) wird gereinigt. Darüber hinaus ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Anwenden des in 2 gezeigten Abwickelns und des in 3 gezeigten Abwickelns als die Mengensteuerung des Harnstoffwassers möglich, flexibel auf mehrere Arten von Situationen zu reagieren und die Menge des Abgasreinigungsmittels, nämlich die Menge des Harnstoffwassers, auf einen angemessenen Wert mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu steuern. Die Mengensteuerung von Harnstoffwasser ist nachfolgend mit Bezug auf 2 und 3 erklärt.
2 und 3 sind Flussdiagramme, die jeweils die Vorgänge der Abwicklung zeigen, die mit der Mengensteuerung von Harnstoffwasser in Beziehung stehen. Im Grunde genommen wird die Serie von Abwicklungen, die in den Fig. gezeigt ist, ununterbrochen zu vorbestimmten Abwicklungsintervallen (beispielsweise von dem Start bis zu dem Anhalten einer Maschine) durch Ausführen des in der ECU 40 in dem ROM gespeicherten Programm wiederholt ausgeführt. Die in 2 gezeigte Abwicklung und die in 3 gezeigte Abwicklung werden abwechselnd ausgeführt. Ein Inkrementmerker und ein Dekrementmerker zeigen die Ausführungszustände in der Abwicklung an. Die Werte von verschiedenen Parametern, die in der Abwicklung verwendet werden, werden mitunter beispielsweise in den Speichern, wie zum Beispiel einem RAM, einem EEPROM und anderen, die an der ECU 40 montiert sind, gespeichert, und gelegentlich erneuert, falls notwendig.
Die in der 2 gezeigte Abwicklungsreihe steht mit der Steuerung in Beziehung, die die Menge von Harnstoffwasser sequenziell mit einer vorbestimmten Rate erhöht (erste Mengensteuerung). Bei Schritt S11 wird bestimmt, ob ein Inkrementmerker mit „1" festgesetzt ist, oder nicht, der anzeigt, ob die Inkrementsteuerung an der Harnstoffwassermenge ausgeführt werden soll. Anschließend, wenn in Schritt S11 bestimmt ist, dass der Inkrementmerker mit „1" festgesetzt ist, wird die Inkrementsteuerung als notwendig erachtet, und die Abwicklung geht zu Schritt S12 und die nachfolgenden Schritte über. Wenn es in Schritt S11 bestimmt ist, dass der Inkrementmerker nicht mit „1" festgesetzt ist, wird die Inkrementsteuerung als nicht notwendig erachtet, die Abwicklung wird in diesem Zustand abgeschlossen, und die Abwicklung in Schritt S12 und den nachfolgenden Schritten wird nicht ausgeführt.
In Schritt S12 wird die Harnstoffwassermenge Q um eine vorbestimmte Menge α erhöht, die ein fester Wert oder ein variabler Wert entsprechend einem Maschinenbetriebszustand oder dergleichen ist. Q = Q (vorhergehender Wert) + α
Die Harnstoffwassermenge Q ist ein Parameter, um die Menge des mit dem Harnstoffwasserzuführventil 16 zugeführten Harnstoffwassers festzulegen, also ein Befehlswert (ein Elektrisierungspuls) an das Zuführventil 16. Die Menge Q wird in einem EEPROM (oder einem Backup-RAM oder dergleichen) in der ECU 40 gespeichert. Auch wenn die ECU 40 einmal zu der Zeit des Maschinenanhaltens und wieder Reaktivierens abgeschaltet wird, werden die darin gespeicherten Daten nicht gelöscht und erhalten. Als der Anfangswert der Harnstoffwassermenge Q ist ein angemessener Wert festgesetzt, der durch eine vorbestimmte Abbildung oder dergleichen festgelegt ist.
Bei dem nachfolgenden Schritt S13 wird bestimmt, ob sich die abgegebene NOx-Menge über einen vorbestimmten Bereich (ein fester oder variabler Wert in Erwiderung auf einen Maschinenbetriebszustand) verändert (erhöht oder verringert) hat, oder nicht. Es wird beispielsweise bestimmt, ob der Unterschied zwischen der abgegebenen NOx-Menge vor dem Erhöhen der Harnstoffwassermenge Q und der abgegebenen NOx-Menge nach dem Inkrementieren größer als ein vorbestimmter Wert ist, oder nicht. Die abgegebene NOx-Menge entspricht bei NOx in einem von einer Maschine (einer Abgasquelle) abgegebenen Abgas der Menge (der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente), die nicht durch die Reaktion mit NH₃ (Reaktion an einem SCR-Katalysator 13) gereinigt worden ist. Das abgegebene NOx wird beispielsweise mit einem Abgassensor 14a gemessen. Anschließend, während der Zeit, in der in Schritt S13 bestimmt wird, dass sich die abgegebene NOx-Menge verändert hat, werden die Abwicklungen von Schritten S11 und S12 mit vorbestimmten Abwicklungsintervallen wiederholt, und die Harnstoffwassermenge Q nimmt sequenziell um eine vorbestimmte Rate α zu.
Wenn es in Schritt S13 bestimmt ist, dass sich die abgegebene NOx-Menge nicht verändert hat, wird der Inkrementmerker mit „0" und der Dekrementmerker mit „1" festgesetzt, was wiederum angibt, ob die Dekrementsteuerung der Harnstoffwassermenge bei dem nachfolgenden Schritt S14 angewandt wird, oder nicht. Das bestimmt, dass der Inkrementmerker in dem vorangehenden Schritt S11 nicht mit „1" festgesetzt worden ist, und eine Abwicklung von Schritt S12 und den nachfolgenden Schritten wird nicht angewandt. Das bedeutet, dass die Inkrementsteuerung angehalten wird, wenn sich die abgegebene NOx-Menge nicht über einen zulässigen Bereich hinweg verändert, auch wenn die Harnstoffwassermenge Q erhöht wird.
Bei der in 3 gezeigten Abwicklung wird in Schritt S21 bestimmt, ob „1" bei einem Dekrementmerker festgesetzt ist, oder nicht, und nur dann, wenn in Schritt S21 bestimmt ist, dass der Dekrementmerker mit „1" festgesetzt ist, wird die Abwicklung in Schritt S22 und den nachfolgenden Schritten ausgeführt.
In Schritt S22 nimmt die Harnstoffwassermenge Q (ein Wert, der in der 2 gezeigten Abwicklung erneuert worden ist, wird kontinuierlich verwendet) um eine vorbestimmte Menge β ab (verliert Gewicht), die ein fester Wert oder ein variabler Wert in Erwiderung auf einen Maschinenbetriebszustand ist. Q = Q (vorhergehender Wert) – β
In dem nachfolgenden Schritt S23 wird bestimmt, ob sich die abgegebene NOx-Menge über einen vorbestimmten erlaubten Bereich hinaus verändert hat (zunimmt oder abnimmt), der ein fester Wert oder ein variabler Wert in Erwiderung auf einen Maschinenbetriebszustand ist, oder nicht. Es wird beispielsweise bestimmt, ob der Unterschied zwischen der abgegebenen NOx-Menge vor Verringerung der Harnstoffwassermenge Q und der abgegebenen NOx-Menge nach dem Dekrementieren größer als ein vorbestimmter Wert ist. Anschließend werden während der Zeit, in der in Schritt S23 bestimmt wird, dass sich die abgegebene NOx-Menge nicht verändert hat, die Abwicklungen von Schritt S21 und S22 mit vorbestimmten Abwicklungsintervallen wiederholt und dadurch nimmt die Harnstoffwassermenge Q sequenziell mit einer vorbestimmten Rate β ab. Wenn in Schritt S23 bestimmt wird, dass sich die abgegebene NOx-Menge verändert hat, wird der Inkrementmerker in dem nachfolgenden Schritt S24 mit „1" festgesetzt, und der Dekrementmerker wird mit „0" festgesetzt. Des Weiteren wird die Harnstoffwassermenge Q zu dieser Zeit in einem EEPROM (oder in einem Backup-RAM oder dergleichen) in der ECU 40 in dem mit der Erfassungszeit (beispielsweise das gegenwärtige Datum und die gegenwärtige Stunde) verbundenen Zustand gespeichert. Die gespeicherte Harnstoffwassermenge Q entspricht dem optimalen Wert der Harnstoffwassermenge zu der Zeit, nämlich einem Wert, bei dem die gereinigte NOx-Menge maximal und die nicht verbrauchte NH₃-Menge (die Menge von NH₃, die zu einem NH₃-Katalysator 15 geschickt wird) minimal ist. Es wird in dem vorangehenden Schritt S21 bestimmt, dass der Dekrementmerker nicht mit „1" festgesetzt ist, und die Abwicklung von Schritt S22 und die nachfolgenden Schritte werden nicht angewendet. Das bedeutet, dass die Dekrementsteuerung anhält, wenn sich die abgegebene NOx-Menge über einen erlaubten Bereich durch Verringern der Harnstoffwassermenge Q verändert.
Als nächstes ist ein Ausführungsbeispiel der Mengensteuerung von Harnstoffwasser mit der ECU 40 kurz mit dem weiteren Bezug auf 4 erklärt. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung einer Menge von Harnstoffwasser (eine Menge, die von dem Harnstoffwasserzuführventil 16 eingespritzt wird) auf der horizontalen Achse mit einer abgegebenen NOx-Menge (L1) und einer abgegebenen NH₃-Menge (L2) zeigt, die jeweils mit einem Abgassensor 14a gemessen werden. Das Diagramm zeigt schematisch die Ergebnisse von Experimenten und anderem, die durch die vorliegende Erfindung durchgeführt worden sind. Die abgegebene NH₃-Menge entspricht bei dem NH₃, das durch Zersetzung von Harnstoffwasser in einem Abgas entsteht, der Menge von NH₃, die nicht durch eine Reaktion mit NOx (die unreagierte Reinigungsmittelmenge) verbraucht wird, nämlich die Menge von NH₃, die zu einem NH₃-Katalysator 15 geschickt wird.
Wie es durch die durchgezogene Linie L1 in 4 gezeigt ist, nimmt die abgegebene NOx-Menge (die durchgezogene Linie L1) in dem Bereich R1 ab, wo die Harnstoffwassermenge ausreichend niedrig ist, während die Menge von Harnstoffwasser zunimmt. In dem Bereich R2, wo die Harnstoffwassermenge größer als der optimale Wert der Harnstoffwassermenge wird (die optimale Harnstoffwassermenge) wird die abgegebene NOx-Menge annähernd konstant (auf dem Minimum) gehalten, ungeachtet der Menge des Harnstoffwassers.
Mit Bezug auf eine abgegebene NH₃-Menge, wie es mit der Strichpunkt-Linie L2 in 4 gezeigt ist, wird die abgegebene NH₃-Menge in dem Bereich R1, in dem die Harnstoffwassermenge ausreichend niedrig ist, annähernd konstant (auf dem Minimum) gehalten, ungeachtet der Menge des Harnstoffwassers. In dem Bereich R2, in dem die Harnstoffwassermenge größer als der optimale Wert der Harnstoffwassermenge ist (die optimale Harnstoffwassermenge), nimmt die abgegebene NH₃-Menge (die nicht verbrauchte NH₃-Menge) zu, während die Menge von Harnstoffwasser zunimmt.
Wie es vorhergehend bemerkt worden ist, ist der optimale Wert einer Harnstoffwassermenge (die optimale Harnstoffwassermenge) ein Wendepunkt in der Veränderungscharakteristik der Abgaskennlinie relativ zu der Veränderung der Harnstoffwassermenge, nämlich in der Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge und der abgegebenen NH₃-Menge. Anschließend variieren die Kennlinien, die mit der durchgezogenen Linie L1 und der Strichpunkt-Linie L2 in 4 gezeigt sind, teilweise in Erwiderung auf den Maschinenbetriebszustand und dergleichen. Wie es in 4 gezeigt ist, verändert sich beispielsweise die grundlegende Tendenz nicht, aber es kommt manchmal vor, dass ein positiver oder ein negativer Versatz (Niveauvariation) der Harnstoffwassermenge auferzwungen wird (auf der horizontalen Achse in dem Diagramm), oder eine Neigung oder dergleichen einer nicht in der Fig. gezeigten Charakteristik variiert. Die Art der Variation wird durch viele Parameter beeinflusst. Folglich ist es schwierig, den optimalen Wert der Harnstoffwassermenge vorauszusagen (zu schätzen). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Abwicklung, die in 2 gezeigt ist (die Inkrementsteuerung) und die Abwicklung, die in 3 gezeigt ist (die Dekrementsteuerung) abwechselnd ausgeführt. Als ein Ergebnis ist es auch dann, wenn sich die Menge des Harnstoffwassers entweder in dem übermäßigen Bereich R2 oder in dem nicht ausreichenden Bereich R1 befindet, möglich, die Menge des Harnstoffwassers durch entweder die Inkrementsteuerung oder die Dekrementsteuerung nahe an einen optimalen Wert zu bringen.
Das bedeutet, dass, in dem Bereich R1, in dem die Harnstoffwassermenge gering ist, es in Schritt S23 in 3 bestimmt wird, dass eine Veränderung existiert, d. h. die Dekrementsteuerung der Harnstoffwassermenge sollte nicht angewendet werden, und es wird in Schritt S13 bestimmt, dass eine Veränderung existiert, und somit wird die Harnstoffwassermenge im Zuge der Abwicklung von Schritt S12 erhöht, bis die Harnstoffwassermenge einen optimalen Wert erreicht. In dem Bereich R2, in dem die Wasserstoffmenge groß ist, wird es in Schritt S13 bestimmt, dass keine Veränderung existiert, d. h. dass die Inkrementsteuerung der Harnstoffwassermenge nicht angewendet werden soll, und es wird in Schritt S23 bestimmt, dass keine Veränderung mehr existiert, und somit wird die Harnstoffwassermenge Q im Zuge der Abwicklung von Schritt S22 verringert, bis die Menge von Harnstoffwasser einen optimalen Wert erreicht.
Auf diese Weise ist es mit dem System gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, auf mehrere Situationen flexibel einzugehen, die Harnstoffwassermenge auf eine angemessene Menge mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu steuern und ein Abgas auf eine geeignetere Art und Weise zu reinigen.
Wie es vorhergehend erklärt worden ist, können die nachfolgenden Vorteile mit der Abgasreinigungsmittelmengensteuerungseinrichtung und einem Abgasreinigungssystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erhalten werden.

(1) Die Menge eines Reinigungsmittels (NH₃), das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch Reagieren mit einer bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas zu reinigen, wird gesteuert. Eine derartige Abgasreinigungsmittelmengensteuerungseinrichtung ist gestaltet, um ein Programm zum Ausführen von entweder einer Inkrementsteuerung (erste Mengensteuerung, 2) zum sequenziellen Erhöhen der Menge von Harnstoffwasser (entspricht der Menge des Abgasreinigungsmittels) mit einer vorbestimmten Rate α oder eine Dekrementsteuerung (zweite Mengensteuerung, 3) zum sequenziellen Verringern der Menge des Harnstoffwassers mit einer vorbestimmten Rate β aufzuweisen, während bei NOx in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente (die abgegebene NOx-Menge) kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit NH₃ gereinigt worden ist; und zum Umschalten der Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten Inkrement- oder Dekrementsteuerung zu der anderen von der Inkrement- oder der Dekrementsteuerung in Erwiderung darauf, ob die Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge eine vorbestimmte Charakteristik (verändert oder nicht verändert) erreicht. Genauer gesagt ist die Mengensteuerungseinrichtung gestaltet, um ein Programm (eine Mengensteuerungseinrichtung, 2 und 3) zum Ausführen einer Inkrementsteuerung aufzuweisen, während die abgegebene NOx-Menge kontrolliert wird. Wenn die Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge durch die Durchführung der Inkrementsteuerung eine vorbestimmte Charakteristik (nicht verändert) erreicht, wird die Inkrementsteuerung angehalten. Anschließend, entgegen der Inkrementsteuerung, wird eine Dekrementsteuerung zum sequenziellen Verringern der Menge des Harnstoffwassers ausgeführt, während die abgegebene NOx-Menge kontrolliert wird. Und dann, wenn die Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge durch die Durchführung der Dekrementsteuerung eine vorbestimmte Charakteristik (verändert) erreicht, wird die Dekrementsteuerung angehalten. Mit einer derartigen Gestaltung ist es möglich, die Menge des Harnstoffwassers nahe an einen optimalen Wert zu bringen, auch dann, wenn sich die Menge des Harnstoffwassers entweder in einem übermäßigen Bereich oder in einem nicht ausreichenden Bereich befindet.
(2) Ferner ist es durch Annehmen einer derartigen Gestaltung des Weiteren möglich, die längere Lebensdauer und die Vereinfachung (Verkleinerung) eines NH₃ Katalysators 15 und anderes zu realisieren. Des Weiteren ist es möglich, einen NH₃-Katalysator 15 in manchen Anwendungen, Gestaltungen und anderem wegzulassen.
(3) Mit der vorhergehenden Gestaltung ist es darüber hinaus möglich, die Menge von Harnstoffwasser durch die Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge auf einen optimalen Wert auch dann zu steuern, wenn die abgegebene NOx-Menge selbst nicht bestimmt ist. Folglich wird die Genauigkeit der Mengensteuerung (Annäherung an einen optimalen Wert) auf einem hohen Niveau gehalten, auch wenn ein optimaler Wert der Menge auf Grund von Alterung oder dergleichen variiert.
(4) In 2 und 3 werden die Inkrementsteuerung und die Dekrementsteuerung nach Anhalten der gegenwärtig angewandten Inkrement- oder Dekrementsteuerung durch Wiederausführen der anderen der Inkrement- oder Dekrementsteuerung abwechselnd wiederholt während der Zeit ausgeführt, in der vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind (beispielsweise von einem Maschinenstart zu einem Maschinenstopp). Es ist möglich, die Menge von Harnstoffwasser auf eine angemessene Menge fortlaufend mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu steuern, wenn die Inkrementsteuerung und die Dekrementsteuerung wiederholt ausgeführt werden.
(5) In 2 und 3 wird die abgegebene NOx-Menge mit den aktuell gemessenen Werten (Werte, die mit dem Abgassensor 14a gemessen werden) kontrolliert, was die Erfassungsgenauigkeit verbessert.
(6) Die Steuerungseinrichtung und das System sind gestaltet, um mit einem Programm zum Erhalten der Menge von Harnstoffwasser versehen zu sein, wenn die Dekrementsteuerung anhält (eine Optimalmengenerhaltungseinrichtung, Schritt S24 in 3). Durch Erhalten des optimalen Werts der Menge ist es möglich, den optimalen Wert beispielsweise zur Datenanalyse, der Korrektur einer Reinigungsmittelmengenkennlinie, der Fehlerdiagnose eines Abgasreinigungssystems inklusive des Harnstoffwasserzuführventils 16 (das Reinigungsmittelzuführventil) und anderem zu verwenden.
(7) Die Steuerungseinrichtung und das System sind gestaltet, um mit einem Programm zum Speichern einer in dem vorhergehend genannten Programm gewonnenen Harnstoffwassermenge in einem vorbestimmten Speicher (einem EEPROM, einem Backup-RAM oder dergleichen) versehen zu sein, das Daten auf eine nicht flüchtige Weise beibehalten kann (Schritt S24 in 3). Dies vereinfacht beispielsweise eine Datenanalyse durch Datenansammlung und dergleichen. Darüber hinaus ist es möglich, Daten auf eine nicht flüchtige Weise (der optimale Wert der Menge) auch nach einem Anhalten einer Maschine (beispielsweise wenn ein Zündschalter ausgeschaltet ist) und einer Unterbrechung der Elektrizitätszufuhr zu der Vorrichtung (der ECU 40) zu erhalten, und die Datenanalyse, die Korrektur, die Ferndiagnose und anderes auch bei dem nächsten Maschinenstart auf der Basis der Daten bei dem Maschinenstopp auszuführen.
(8) Ein Harnstoff-SCR-System ist auf einem Automobil montiert (ein vierrädriges Automobil in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), auf dem eine Dieselbrennkraftmaschine montiert ist. Es ist möglich, es zu versuchen, einen Kraftstoffwirkungsgrad zu verbessern und PM zu verringern, während es erlaubt ist, NOx während einer Verbrennung zu erzeugen, was ein saubereres Dieselbrennkraftmaschinenauto mit einem hohen Grad an Abgasreinigung verwirklicht.
(9) Das Abgasreinigungssystem ist gestaltet, um mit einem Katalysator (einem SCR-Katalysator 13) zum Beschleunigen einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion (die Reduktionsreaktion (Gleichung 2)), einem Harnstoffwasserzuführventil 16 (einem Reinigungsmittelzuführventil) zum Hinzufügen von Harnstoffwasser (einem Additiv) als die Quelle für die Entstehung von NH₃ (ein Reinigungsmittel) zum Reinigen eines Abgases durch Ausführen der Reduktionsreaktion (Gleichung 2) mit NOx in dem Abgas an dem SCR-Katalysator 13 zu dem Abgas auf der stromaufwärtigen Seite des SCR-Katalysators 13 und einer ECU für eine Maschinensteuerung versehen zu sein. Wie es vorhergehend bemerkt worden ist, ist es dann gestaltet, um mit einem Programm zum Ausführen entweder einer Inkrementsteuerung oder einer Dekrementsteuerung und zum Umschalten der Steuerung von der gegenwärtig angewandten Inkrement- oder Dekrementsteuerung zu der anderen von der Inkrement- oder Dekrementsteuerung in Erwiderung darauf versehen zu sein, ob die Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge eine vorbestimmte Charakteristik (verändert oder nicht verändert) erreicht, während die abgegebene NOx-Menge (die ungereinigte bestimmte Komponentenmenge) kontrolliert wird. Durch ein derartiges Abgasreinigungssystem ist es möglich, eine Abgasreinigungsgestaltung mit einem höheren Grad an Abgasreinigung zu verwirklichen.

Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele können wie nachfolgend beschrieben abgewandelt und ausgeführt werden.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird eine abgegebene NOx-Menge auf der Basis eines aktuell gemessenen Werts (eine Ausgabe von einem Sensor) kontrolliert. Die Kontrolle einer abgegebenen NOx-Menge ist jedoch nicht auf dieses Verfahren begrenzt und eine abgegebene NOx-Menge (eine ungereinigte bestimmte Komponentenmenge) kann durch Gewinnen einer gelegentlichen abgegebenen NOx-Menge durch ein beliebiges Verfahren kontrolliert werden. Beispielsweise kann eine abgegebene NOx-Menge auf der Basis des Zustands eines Abgases (beispielsweise eine mit einem Abgastemperatursensor oder dergleichen erfasste Abgastemperatur), einer Komponente (beispielsweise einer mit einem Sauerstoffkonzentrationssensor erfasste Sauerstoffkonzentration) oder dergleichen geschätzt werden.
Es ist zudem möglich, die Menge von Harnstoffwasser nahe an einen optimalen Wert auf eine einfache Weise auch durch entweder die Inkrementsteuerung (die Abwicklung, die in 2 gezeigt ist) oder die Dekrementsteuerung (die Abwicklung, die in 3 gezeigt ist) zu bringen. Es ist beispielsweise möglich, die Menge von Harnstoffwasser nahe an einen optimalen Wert auch durch Festsetzen des Anfangswerts einer Harnstoffwassermenge Q (ein vorhergehender Wert) auf einen Wert in dem Bereich R1 mit niedriger Menge und ausschließliches Ausführen der Abwicklung, die in 2 gezeigt ist, zu bringen. Insbesondere, wenn das System so gestaltet ist, dass beurteilt wird, ob eine Harnstoffwassermenge ausreichend gering ist, oder nicht, und es dadurch bestimmt ist, dass die Harnstoffwassermenge ausreichend gering ist, ist es effektiv, es so zu konfigurieren, den Anfangswert einer Harnstoffwassermenge Q (ein vorangehender Wert) festzusetzen und die Abwicklung, die in 2 gezeigt ist, wie vorhergehend beschrieben auszuführen. Es ist möglich, die Menge von Harnstoffwasser nahe an einen optimalen Wert auch durch Festsetzen des Anfangswerts einer Harnstoffwassermenge Q (ein vorangehender Wert) auf einen Wert in dem Bereich R2 mit hoher Menge und ausschließliches Ausführen nur der in 3 gezeigten Abwicklung zu bringen. Wenn das System gestaltet ist, um zu beurteilen, ob eine Harnstoffwassermenge ausreichend gering ist, oder nicht, und es dadurch bestimmt ist, dass die Harnstoffwassermenge ausreichend gering ist, ist es in diesem Fall effektiv, es so zu konfigurieren, dass der Anfangswert einer Harnstoffwassermenge Q (ein vorangehender Wert) festgesetzt ist und die in 3 gezeigte Abwicklung wie vorhergehend beschrieben ausgeführt wird.
Es ist zudem möglich, bei NH₃ (einem Reinigungsmittel) anstelle einer abgegebenen NOx-Menge (einer Menge einer ungereinigten bestimmten Komponente) eine unreagierte Reinigungsmittelmenge, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit NOx (einer bestimmten Komponente) verbraucht worden ist, nämlich eine abgegebenen NH₃-Menge zu verwenden, die mit einem Abgassensor 14a gemessen wird. Andernfalls ist es bei NH₃ (einem Reinigungsmittel) zudem möglich, einen NH₃-Sensor auf der stromabwärtigen Seite eines NH₃-Katalysators 15 einzubauen und anstelle der abgegebenen NOx-Menge eine freigegebene Reinigungsmittelmenge, die der Menge entspricht, die an Luft (gewöhnlicher Weise auf der stromabwärtigen Seite eines Dämpfers) auf der stromabwärtigen Seite der Stelle abgegeben wird, an der NH₃ mit NOx (einer bestimmten Komponente) reagiert, nämlich einer freigegebenen NH₃-Menge, die mit einem NH₃-Sensor auf der stromabwärtigen Seite des NH₃-Katalysators 15 gemessen wird. Wie es in 4 gezeigt ist, zeigen die abgegebene NH₃-Menge und die freigegebene NH₃-Menge eine Neigung, die dem Fall einer abgegebenen NOx-Menge mit Bezug auf eine Harnstoffwassermenge entgegensteht. Als ein Ergebnis ist es dann, wenn eine abgegebene NH₃-Menge oder eine freigegebene NH₃-Menge angewandt werden, notwendig, die Gestaltung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels angemessen zu verändern. Beispielsweise in dem Fall von 2 hält eine Inkrementsteuerung an, wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass eine Veränderung auftritt, und die Inkrementsteuerung wird fortgesetzt, wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass keine Veränderung auftritt. In dem Fall von 3 hält dann eine Dekrementsteuerung an, wenn in Schritt S23 bestimmt wird, dass keine Veränderung auftritt, und die Dekrementsteuerung wird fortgesetzt, wenn in Schritt S22 bestimmt wird, dass eine Veränderung auftritt. Mit dieser Gestaltung ist es möglich, die Menge von Harnstoffwasser nahe an einen optimalen Wert zu bringen. Wie es vorhergehend bemerkt worden ist, wird dann die Genauigkeit bei der Mengensteuerung (Annäherung an einen optimalen Wert) bei einem hohen Niveau auch dann erhalten, wenn Alterung oder dergleichen existiert.
Neben den vorhergehenden Gestaltungen ist es zudem möglich, eine Inkrementsteuerung mit einer Dekrementsteuerung angemessen zu kombinieren und Beziehungen zwischen einer Harnstoffwassermenge und einer abgegebenen NOx-Menge (oder einer abgegebenen NH₃-Menge oder einer freigegebenen NH₃-Menge) zu erhalten. Beispielsweise ist es möglich, eine Spur oder dergleichen durch graphische Darstellung von Punkten auf einem Graphen zu erhalten. Dann ist es von der auf diese Weise erhaltenen Beziehung möglich, den optimalen Wert der Harnstoffwassermenge abzuleiten (zu erfassen). Mit einer derartigen Gestaltung ist es möglich, Datenanalyse und Fehldiagnose oder Steuern der Harnstoffwassermenge auf einen optimalen Wert mit einem hohen Genauigkeitsgrad auf der Basis des erfassten Werts (des optimalen Werts) auszuführen.
Es ist möglich, die Art und die Systemgestaltung einer Abgasquelle als ein Ziel einer Abgasreinigung in Erwiderung auf die Anwendung und andere entsprechend zu modifizieren. Beispielsweise, wenn eine Automobilbrennkraftmaschine das Ziel der Abgasreinigung ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Dieselbrennkraftmaschine nach einer Art mit Verdichtungszündung begrenzt, sondern ist bei einer Benzinbrennkraftmaschine nach Funkenzündart und dergleichen anwendbar, und ist darüber hinaus nicht auf eine Hubkolbenmaschine begrenzt, sondern ist bei einer Kreiskolbenmaschine und dergleichen anwendbar. Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Abgasreinigung in einem Objekt anwendbar, das von einem Automobil verschieden ist, nämlich eine Abgasreinigung bei beispielsweise einem Kraftwerk, verschiedenen Arten von Fabriken, und anderen. Mit Bezug auf die Abwandlung einer Systemgestaltung ist es dann, wenn die abgegebene NH₃-Menge beispielsweise in der Gestaltung, die in 1 gezeigt ist, ausreichend verringert ist, möglich, einen NH₃-Katalysator 15 wegzulassen, oder eine ähnliche Maßnahme zu ergreifen.
Obwohl die vorhergehenden Ausführungsbeispiele und abgewandelten Beispiele auf der Annahme erklärt worden sind, dass verschiedene Arten von Software (Programme) verwendet werden, ist es zudem möglich, die ähnlichen Funktionen mit Hardware zu verwirklichen, wie zum Beispiel einem ausschließlich verwendeten Schaltkreis und dergleichen.
Obwohl im Augenblick hauptsächlich ein Harnstoff-SCR-System zur selektiven katalytischen Reduktion verlangt wird, kann die folgende Erfindung in ähnlicher Weise auf andere Anwendungen angewandt werden, wenn ein Abgas gereinigt wird, während eine ähnliche bestimmte Komponente das Objekt der Reinigung ist und ein ähnliches Reinigungsmittel verwendet wird.
Eine Menge eines Reinigungsmittels (NH₃) wird gesteuert, das in ein Abgas zugegeben wird, mit einer bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas reagiert und das Abgas reinigt. Eine Steuerungseinrichtung (40) ist so gestaltet, dass sie mit einem Programm versehen ist, um bei NOx in dem Abgas entweder eine Inkrementsteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen der Menge von Harnstoffwasser oder eine Dekrementsteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern der Menge des Harnstoffwassers auszuführen, während die Menge kontrolliert wird, die nicht durch die Reaktion mit NH₃ gereinigt wird (die abgegebene NOx-Menge), und um die Mengensteuerung von der gegenwärtig angenommenen Inkrement- oder Dekrementsteuerung zu der anderen von der Inkrement- oder Dekrementsteuerung in Erwiderung darauf umzuschalten, ob die Veränderungscharakteristik der abgegebenen NOx-Menge eine vorbestimmte Charakteristik erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-269142 A [0004, 0005, 0006]
- JP 2003-301737 A [0005]
- JP 2003-314256 A [0005]

Claims

Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern einer Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Mengensteuerungseinrichtung (40) zum Ausführen einer ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während bei der bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas eine Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, die einer Menge entspricht, die nicht durch eine Reaktion mit dem Reinigungsmittel (NH₃) gereinigt worden ist, und zum Ausführen einer zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern oder Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, wobei die erste Mengensteuerung (S11 bis S14) angehalten wird, wenn eine Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) erreicht, und anschließend, entgegen der ersten Mengensteuerung (S11 bis S14), führt die Mengensteuerungseinrichtung die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) aus, und die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) angehalten wird, wenn die Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei entweder die erste Mengensteuerung (S11 bis S14) oder die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) eine Steuerung ist, um die Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate sequenziell zu erhöhen und um anzuhalten, wenn die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente einen zulässigen Bereich verlässt und sich selbst dann nicht mehr verändert, wenn die Menge erhöht wird; und die andere Mengensteuerung die Steuerung ist, um die Menge des Reinigungsmittel (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate sequenziell zu verringern und um anzuhalten, wenn die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente einen zulässigen Bereich verlässt und sich durch ein Verringern der Menge verändert.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mengensteuerungseinrichtung (40) die erste Mengensteuerung (S11 bis S14) und die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) abwechselnd wiederholt ausführt, während vorbestimmte Bedingungen durch ein Wiederausführen der ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) nach einem Anhalten der zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) erfüllt werden.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mengensteuerungseinrichtung (40) die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente auf der Basis einer tatsächlich gemessenen Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die eine Einrichtung (40) zum Erfassen der optimalen Menge aufweist, um die Menge des Reinigungsmittels (NH₃) zu erfassen, wenn die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) angehalten wird.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung nach Anspruch 5, die des Weiteren eine Einrichtung (40) aufweist, um die Reinigungsmittelmenge, die durch die Einrichtung zum Erfassen der optimalen Menge erfasst wird, in einem vorbestimmten Speicher zu speichern, der Daten auf eine nicht-flüchtige Art und Weise festhalten kann.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Mengensteuerungseinrichtung (40) zum Ausführen einer ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während bei dem Reinigungsmittel (NH₃) die Menge des unreagierten Reinigungsmittels (NH₃), die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit der bestimmten Komponente (NOx) verbraucht worden ist, kontrolliert wird, und zum Ausführen einer zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern oder Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während die Menge des unreagierten Reinigungsmittels (NH₃) kontrolliert wird, wobei die erste Mengensteuerung (S11 bis S14) angehalten wird, wenn eine Veränderungscharakteristik der Menge des unreagierten Reinigungsmittels eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) erreicht, und anschließend, entgegen der ersten Mengensteuerung (S11 bis S14), die Mengensteuerungseinrichtung die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) ausführt, und die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) angehalten wird, wenn die Veränderungscharakteristik der Menge des unreagierten Reinigungsmittels eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei entweder die erste Mengensteuerung (S11 bis S14) oder die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) eine Steuerung ist, um die Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate sequenziell zu verringern, und um anzuhalten, wenn die Menge eines unreagierten Reinigungsmittels einen zulässigen Bereich verlässt und sich selbst dann nicht mehr verändert, wenn die Menge verringert wird, und die andere Mengensteuerung die Steuerung ist, um die Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate sequenziell zu erhöhen, und um anzuhalten, wenn die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente einen zulässigen Bereich verlässt und sich durch die Erhöhung der Menge verändert.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Mengensteuerungseinrichtung (40) zum Ausführen einer ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während bei dem Reinigungsmittel (NH₃) die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels (NH₃) kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die stromabwärts von der Stelle, an der das Reinigungsmittel (NH₃) mit der bestimmten Komponente (NOx) reagiert, an Luft abgegeben wird, und zum Ausführen einer zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern oder Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während die Menge des unreagierten Reinigungsmittels kontrolliert wird, wobei die erste Mengensteuerung (S11 bis S14) angehalten wird, wenn eine Veränderungscharakteristik der Menge des unreagierten Reinigungsmittels eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) erreicht, und anschließend, entgegen der ersten Mengensteuerung (S11 bis S14), die Mengensteuerungseinrichtung die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) ausführt; und die zweite Mengensteuerung (S21 bis S24) angehalten wird, wenn eine Veränderungscharakteristik der Menge des unreagierten Reinigungsmittels eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Steuerungsbetriebumschalteinrichtung (40) zum Ausführen entweder einer ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate oder einer zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während bei der bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch eine Reaktion mit dem Reinigungsmittel (NH₃) gereinigt worden ist, und zum Umschalten der Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung zu der anderen von der ersten oder zweiten Mengensteuerung in Erwiderung darauf, ob eine Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, zum Reinigen des Abgases durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas, wobei die Steuerungsrichtung Folgendes aufweist: eine Steuerungsbetriebumschalteinrichtung (40) zum Ausführen entweder einer ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate oder einer zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während bei dem Reinigungsmittel (NH₃) die Menge des unreagierten Reinigungsmittels (NH₃) kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch eine Reaktion mit der bestimmten Komponente (NOx) verbraucht worden ist, und zum Umschalten der Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zu der anderen von der ersten oder zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) in Erwiderung darauf, ob eine Veränderungscharakteristik der Menge des unreagierten Reinigungsmittels (NH₃) eine vorbestimmte Charakteristik erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Steuerungsbetriebumschalteinrichtung (40) zum Ausführen entweder einer ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate oder einer zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während bei dem Reinigungsmittel (NH₃) die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels (NH₃) kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die an die Luft stromabwärts der Stelle abgegeben wird, an der das Reinigungsmittel (NH₃) mit der bestimmten Komponente (NOx) reagiert, und zum Umschalten der Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zu der anderen von der ersten oder zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) in Erwiderung darauf, ob eine Veränderungscharakteristik der Menge der abgegebenen Reinigungsmittel (NH₃) eine vorbestimmte Charakteristik erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Mengensteuerungseinrichtung zum Ausführen einer Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) von einem vorbestimmten Anfangswert aus mit einer vorbestimmten Rate, während bei der bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente (NOx) kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit dem Reinigungsmittel (NH₃) gereinigt worden ist, und zum Anhalten der Mengensteuerung, wenn eine Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der Mengensteuerung erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, zum Reinigen des Abgases durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Mengensteuerungseinrichtung zum Ausführen einer Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) von einem vorbestimmten Anfangswert aus mit einer vorbestimmten Rate, während bei dem Reinigungsmittel (NH₃) die Menge des unreagierten Reinigungsmittels kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit der bestimmten Komponente (NOx) verbraucht worden ist, und zum Anhalten der Mengensteuerung, wenn die Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der Mengensteuerung erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Mengensteuerungseinrichtung zum Ausführen einer Mengensteuerung zum sequenziellen Erhöhen oder Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) von einem vorbestimmten Anfangswert aus mit einer vorbestimmten Rate, während bei dem Reinigungsmittel (NH₃) die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels (NH₃) kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die in Luft stromabwärts der Stelle abgegeben wird, an der das Reinigungsmittel (NH₃) mit der bestimmten Komponente (NOx) reagiert, und zum Anhalten der Mengensteuerung, wenn die Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik durch eine Anwendung der Mengensteuerung erreicht.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Einrichtung (40) zum Erfassen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃), bei der die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente minimal ist und außerdem die Menge des unreagierten Reinigungsmittels (NH₃) minimal ist, durch ein Kontrollieren von wenigstens einer von der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente bei der bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas, die der Menge entspricht, die nicht durch eine Reaktion mit dem Reinigungsmittel (NH₃) gereinigt worden ist, und der Menge des unreagierten Reinigungsmittels (NH₃) bei dem Reinigungsmittel (NH₃), die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit der bestimmten Komponente (NOx) verbraucht worden ist.
Abgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung zum Steuern der Menge eines Reinigungsmittels, das in ein Abgas zugegeben wird, um das Abgas durch ein Reagieren mit einer bestimmten Komponente in dem Abgas zu reinigen, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Erfassen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃), bei der die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente minimal ist und außerdem die Menge des abgegebenen Reinigungsmittels (NH₃) minimal ist, durch ein Kontrollieren von wenigstens einer von der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente bei der bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas, die der Menge entspricht, die nicht durch die Reaktion mit dem Reinigungsmittel (NH₃) gereinigt worden ist, und der Menge des abgegebenen Reinigungsmittels (NH₃) bei dem Reinigungsmittel (NH₃), die der Menge entspricht, die an Luft stromabwärts der Stelle abgegeben wird, an der das Reinigungsmittel (NH₃) mit der bestimmten Komponente (NOx) reagiert.
MengenAbgasreinigungsmittelsteuerungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die bestimmte Komponente Stickoxid (NOx) und das Reinigungsmittel Ammoniak (NH₃) ist, das dadurch entsteht, dass es in der Form einer wässrigen Harnstofflösung und durch Zersetzen in einem Abgas zugegeben wird.
Abgasreinigungssystem mit: einem Katalysator (13) zum Beschleunigen einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion; ein Reinigungsmittelzuführventil (16) zum Hinzufügen eines Reinigungsmittels (NH₃) zu dem Katalysator zum Reinigen eines Abgas durch Ausführen der Abgasreinigungsreaktion mit einer bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas oder eines als die Quelle des Reinigungsmittels (NH₃) dienenden Additivs zu dem Katalysator selbst oder zu dem Abgas auf der stromabwärtigen Seite des Katalysators; und eine Steuerungsbetriebumschalteinrichtung (40) zum Ausführen entweder einer ersten Mengensteuerung (S11 bis S14) zum sequenziellen Erhöhen der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate oder einer zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zum sequenziellen Verringern der Menge des Reinigungsmittels (NH₃) mit einer vorbestimmten Rate, während bei der bestimmten Komponente (NOx) in dem Abgas die Menge der ungereinigten bestimmten Komponente kontrolliert wird, die der Menge entspricht, die nicht durch die Abgasreinigungsreaktion gereinigt worden ist, und zum Umschalten der Mengensteuerung von der gegenwärtig eingesetzten ersten oder zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) zu der anderen von der ersten oder zweiten Mengensteuerung (S21 bis S24) in Erwiderung darauf, ob eine Veränderungscharakteristik der Menge der ungereinigten bestimmten Komponente eine vorbestimmte Charakteristik erreicht.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 19, wobei die bestimmte Komponente Stickoxid (NOx) ist, das Additiv eine wässrige Harnstofflösung ist, und der Katalysator eine NOx-Reduktionsreaktion als die Abgasreinigungsreaktion zum Reduzieren von NOx durch Ammoniak (NH₃) beschleunigt, das durch Zersetzen der wässrigen Harnstofflösung entsteht.