DE102008002328A1

DE102008002328A1 - Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel und Abgasemissionssteuerungssystem

Info

Publication number: DE102008002328A1
Application number: DE102008002328A
Authority: DE
Inventors: Ataru Kariya-shi Ichikawa; Tatsuya Nishio-shi Fujita
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2028-06-11
Also published as: US8336298B2; US20090000279A1; JP2009007969A; DE102008002328B4; JP4459987B2

Abstract

In einer Zugabemengensteuerungseinrichtung (40) für ein Abgasreinigungsmittel, die für ein Abgasemissionssteuerungssystem einer Maschine zu verwenden ist, wird ein Modus auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi ausgeführt. Die Steuerungsmodi umfassen einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem eine Zugabemenge von NH3 oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH3 dient, gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NOx-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein. Wenn eine Last an einer Abgabewelle der Maschine höher als ein zulässiges Niveau ist, wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen des Speichersteuermodus erfüllt ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel zum Steuern einer Zugabemenge von NH₃ zum Reinigen von Abgas durch eine Reaktion mit NO_x in dem Abgas. Die Erfindung betrifft auch ein Abgasemissionssteuerungssystem, bspw. ein Harnstoff-SCR-System, zum Reinigen eines Abgases durch eine Abgasreinigungsreaktion auf der Basis von NH₃ an einem Katalysator.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den vergangenen Jahren sind Harnstoff-SCR-Systeme (Harnstoff-Selektivreduktions-Systeme) in elektrischen Kraftwerken, verschiedenen Fabriken, Fahrzeugen und dergleichen entwickelt worden. Insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge (insbesondere bei einem Dieselmotorfahrzeug) werden Nachbehandlungstechniken von Abgas zum Reinigen und Reduzieren von NO_x (Stickstoffoxiden) in dem Abgas in zwei wichtige Richtungen eingeteilt, und zwar in das vorstehend beschriebene Harnstoff-SCR-System und einen NO_x-Speicher-Reduktions-Katalysator. Das Harnstoff-SCR-System wird in der Praxis schon in großen LKWs verwendet und ist dafür bekannt, ein hohes Reinigungsverhältnis mit einem Maximum von ca. „90%" zu haben. Derzeit sind für die allgemeinen Harnstoff-SCR-Systeme, die nun für eine Anwendung auf Dieselmaschinen untersucht werden, entwickelt, um NO_x in dem Abgas mittels NH₃ (Ammoniak) zu reduzieren (zu reinigen), der aus einer Harnstoff((NH₂)₂CO)-Wasser-Lösung (nachstehend als Harnstoffwasser bezeichnet) erzeugt wird.
Herkömmlich ist das in JP-A-2003-293739 offenbarte System als ein bestimmtes Beispiel eines derartigen Harnstoff-SCR-Systems bekannt. Dieses System hat hauptsächlich einen Katalysator zum Fördern einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion (Reduktionsreaktion von NO_x), ein Abgasrohr zum Führen des Abgases, das von einer Abgaserzeugungsquelle (bspw. einer Brennkraftmaschine) abgegeben wird, zu dem Katalysator, und ein Harnstoffwasserzugabeventil, das in einem mittleren Punkt des Abgasrohrs zum Einspritzen und Zugeben der wässrigen Harnstofflösung (Additiv) zu dem Abgas angeordnet ist, das in dem Abgasrohr strömt. Das System mit dieser Anordnung ist aufgebaut, um die wässrige Harnstofflösung durch das Harnstoffwasserzugabeventil in das Abgas einzuspritzen und zuzugeben, und um die wässrige Harnstofflösung zu dem Katalystor an der stromabwärtigen Seite zusammen mit dem Abgas zuzuführen, wobei eine Strömung des Abgases genützt wird. Die wässrige Harnstofflösung, die auf diese Weise zugeführt wird, wird durch Abgaswärme oder dergleichen hydrolisiert, um NH₃ (Ammoniak) zu erzeugen, wie durch die folgende chemische Gleichung dargestellt ist: (NH₂)₂CO + H₂O -> 2NH₃ + CO₂
Dies führt zu einer Reduktionsreaktion von NO_x durch das NH₃ an dem Katalysator, durch die das Abgas gereinigt wird.
Jedoch fördert der Katalysator, der in einer derartigen Reinigung des Abgases verwendet wird, im Allgemeinen die Reduktionsreaktion von NO_x in einem Temperaturbereich, der eine Aktivierungstemperatur (kritische Reaktionstemperatur) übersteigt, die dem Katalysator zueigen ist, d. h. in einem Temperaturbereich, der die Aktvierungstemperatur als die untere Grenze hat. Somit kann das System, wie es in JP-A-2003-293739 offenbart ist, kein ausreichendes Abgasreinigungsvermögen haben, wenn der Katalysator bei einer niedrigen Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur ist.
Die meisten der herkömmlichen Katalysatoren zur Reinigung eines Abgases zur Verwendung in bspw. einer in einem Fahrzeug montierten Brennkraftmaschine oder dergleichen haben die Aktivierungstemperatur von ungefähr „180°C". Im Gegensatz dazu ist die Temperatur des Abgases, das von der Brennkraftmaschine während eines Leerlaufs abgegeben wird, im Allgemeinen ca. 140°C–150°C. Die Erhöhung der Temperatur des Abgases zusammen mit einer Beschleunigung der Maschine erhitzt den Katalysator, aber die Temperatur des Katalysators steigt nicht sofort an. Mit anderen Worten gesagt, wird ein Energietransfer durchgeführt, um die Maschinendrehzahl, die Abgastemperatur und die Katalysatortemperatur zu erhöhen; jedoch ist die Erhöhung der Maschinendrehzahl, die Erhöhung der Abgastemperatur und die Erhöhung der Katalysatortemperatur in dieser Reihenfolge nach und nach verzögert. Der Katalysator bleibt auch für eine Weile nach dem Beginn der Beschleunigung der Maschine bei einer niedrigen Temperatur. Wenn die Brennkraftmaschine, die als die Abgaserzeugungsquelle dient, beginnt, aus dem Leerlaufzustand zu beschleunigen, wird somit das ausreichende Abgasreinigungsvermögen nicht erhalten, selbst obwohl die Erhöhung der Emissionsmenge von NO_x aufgrund eines Hochlastbetriebs vorhergesagt ist. Dies kann zu einer Verschlechterung einer Abgasemissionscharakteristik führen. Die gleiche Art Problem kann auch zu anderen Zeiten auftreten, einschließlich eines Starts der Maschine.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehenden Tatsachen gemacht worden und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel vorzusehen, die ein hohes Abgasreinigungsvermögen in Erwiderung auf mehrere Bedingungen erreichen kann, und ein Abgasemissionssteuerungssystem vorzusehen, das das hohe Abgasreinigungsvermögen durch Verwenden der Zugabemengensteuerungseinrichtung aufweisen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel aufgebaut, um auf ein Abgasemissionssteuerungssystem zum Reinigen eines von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases angewendet zu werden. Das Abgasemissionssteuerungssystem hat einen Katalysator zum Fördern einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich, der eine kritische Reaktionstemperatur als eine untere Grenze hat, und ein Zugabeventil zum Zugeben eines NH₃(Ammoniak)-Additivs oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, zu dem Katalysator selbst oder zu dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den Katalysator, wobei das Additiv angepasst ist, um NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas durch die Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator zu reinigen. Die Zugabemengensteuerungseinrichtung ist angepasst, um eine Zugabemenge durch das Zugabeventil zu steuern, und der Katalysator hat Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur, wenn eine NH₃-Speichermenge erhöht wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Zugabenmengensteuerungseinrichtung Folgendes: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfassen, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuermodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist. Des Weiteren bestimmt die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn eine Last an einer Abgabewelle der Brennkraftmaschine höher als ein zulässiges Niveau ist.
Alternativ hat gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, von einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfassen, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, und größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist. Des Weiteren bestimmt die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn eine Drehzahl einer Abgabewelle der Brennkraftmaschine aus einem niedrigeren Zustand als ein zulässiges Niveau oder aus einem Verzögerungszustand beschleunigt wird.
Alternativ hat gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuermodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfassen, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist. Des Weiteren bestimmt die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn ein Schwankungsbetrag einer Drehzahl der Abgabewelle der Brennkraftmaschine größer als ein zulässiges Niveau ist.
Alternativ hat gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfassen, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist. Des Weiteren bestimmt die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn ein Schwankungsbetrag einer Last an der Abgabewelle der Brennkraftmaschine größer als ein zulässiges Niveau ist.
Solch eine Steuerungseinrichtung gemäß einem von dem ersten bis vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Reinigungsvermögen des Katalysators bei einer niedrigen Temperatur durch Verringern der kritischen Reaktionstemperatur des Katalysators durch Ausführen des vorstehend beschriebenen Speichersteuerungsmodus verbessern. Somit kann die kritische Reaktionstemperatur des Katalysators durch die Ausführung des Speichersteuerungsmodus verringert werden, um das Reinigungsvermögen des Katalysators bei einer niedrigen Temperatur zu verbessern. Des Weiteren beginnt die Modusauswahleinrichtung den vorstehenden Speichersteuerungsmodus zu einer Zeit, wenn eine Verschlechterung der Emissionscharakteristik verursacht werden kann. Das heißt die Zeit beinhaltet eine Zeit, wenn eine auf die Abgabewelle der Brennkraftmaschine aufgebrachte Last höher als das zulässige Niveau wird. Die Zeit beinhaltet auch eine Zeit, wenn die Drehzahl der Abgabewelle der Brennkraftmaschine aus einem Zustand, in dem die Drehzahl niedriger als das zulässige Niveau ist, oder aus einem Verzögerungszustand beschleunigt wird, und eine Zeit, wenn der Schwankungsbetrag einer Drehzahl der Abgabewelle der Brennkraftmaschine größer als das zulässige Niveau wird. Die Zeit beinhaltet weiter eine Zeit, wenn der Schwankungsbetrag einer auf die Abgabewelle der Brennkraftmaschine aufgebrachten Last größer als das zulässige Niveau wird. Dies kann die Verschlechterung der Emissionscharakteristik aufgrund der Ausführung der unnötigen Speicherung des NH₃ in geeigneter Weise unterdrücken.
Im Allgemeinen hat die Temperatur des Katalysators einen Einfluss auf die Eigenschaft des Katalysators (bspw. auf eine NH₃-Grenzspeichermenge oder dergleichen). Des Weiteren ist es bekannt, dass, je höher die Temperatur des Katalysators ist, desto niedriger ist die Grenzspeichermenge von NH₃ (NH₃-Grenzspeichermenge). Somit, wenn die Katalysatortemperatur ausreichend niedrig ist, ist ein Zulässigkeitsgrad bis zu der NH₃-Grenzspeichermenge groß, was eine stärkere Speicherung von NH₃ erfordern kann. Wie vorstehend beschrieben ist, wenn der Katalysator bei einer niedrigen Temperatur ist, ist es sehr stark erfordert, dass die Aktivierungstemperatur (kritische Reaktionstemperatur) des Katalysators verringert wird. Von diesem Standpunkt aus gesehen kann die Zugabemengensteuerungseinrichtung des Weiteren mit einer Katalysatortemperaturbestimmungseinrichtung zum Bestimmen versehen sein, ob die Temperatur des Katalysators zu dieser Zeit niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist. In diesem Fall bestimmt die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht mehr erfüllt wird, wenn die Temperatur des Katalysators, die durch die Katalysatortemperaturbestimmungseinrichtung erfasst wird, während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus nicht niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist. Demzufolge ist es möglich, das NH₃ in einer begrenzten Weise in der höhere Anforderungen stellenden Bedingung zu speichern, d. h. wenn die Katalysatortemperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.
Beispielsweise kann die Zugabemengensteuerungseinrichtung des Weiteren mit einer Speichermengenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen versehen sein, ob eine Menge einer NH₃-Speicherung des Katalysators größer als eine vorbestimmte Menge ist. In diesem Fall bestimmt die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht mehr erfüllt wird, wenn die Menge einer NH₃-Speicherung des Katalysators, die durch die Speichermengenbestimmungseinrichtung bestimmt wird, während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus größer als die vorbestimmte Menge ist.
Alternativ kann die Zugabenmengensteuerungseinrichtung des Weiteren mit einer Grenzspeicherbestimmungseinrichtung zum Bestimmen versehen sein, ob NH₃ in dem Katalysator gespeichert werden kann. In diesem Fall bestimmt die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht mehr erfüllt wird, wenn die Grenzspeicherbestimmungseinrichtung während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus bestimmt, dass NH₃ nicht gespeichert werden kann.
Alternativ kann die Ausführungsbedingung des Reinigungssteuerungsmodus erfüllt sein, wenn die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht erfüllt wird. In diesem Fall ist die Modusauswahleinrichtung angepasst, um zwischen zwei Arten von Steuerungsmodi des Reinigungssteuerungsmodus und des Speichersteuerungsmodus gemäß einer Erfüllung oder Nichterfüllung der Ausführungsbedingungen umzuschalten.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel aufgebaut, um auf ein Abgasemissionssteuerungssystem zum Reinigen eines von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases angewendet zu werden. Das Abgasemissionssteuerungssystem umfasst einen Katalysator zum Fördern einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich, der eine kritische Reaktionstemperatur als eine untere Grenze hat, und ein Zugabeventil zum Zugeben eines NH₃(Ammoniak)-Additivs oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, zu dem Katalysator selbst oder zu dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den Katalysator, wobei das Additiv angepasst ist, um NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas durch die Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator zu reinigen. Die Zugabemengensteuerungseinrichtung ist angepasst, um eine Zugabemenge durch das Zugabeventil zu steuern, und der Katalysator hat Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur, wenn die Menge einer NH₃-Speicherung erhöht wird. Des Weiteren hat die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes: eine Betriebsmodusbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Betriebsmodus der Brennkraftmaschine ein bestimmter Betriebsmodus ist, in dem eine Last an einer Abgabewelle der Brennkraftmaschine gesteuert wird, um erhöht zu werden, wenn der Katalysator bei einer niedrigen Temperatur unterhalb der kritischen Reaktionstemperatur ist; und eine Festlegungseinrichtung zum Festlegen der Zugabemenge durch das Zugabeventil für die NH₃-Speicherung zu dem Katalysator, wenn durch die Betriebsmodusbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass der Betriebsmodus der bestimmte Betriebsmodus ist.
Die Emissionscharakteristik kann sich insbesondere in Betriebsmodi verschlechtern, die einen Maschinenstartbetrieb, einen Beschleunigungsbetrieb aus einem Leerlaufzustand (einer Rückkehr zu dem Leerlauf) und des Weiteren einen Wiederbeschleunigungsbetrieb einschließen, in dem ein lang anhaltender Verzögerungsbetrieb auf einer bergab führenden Straße zu einem Bergaufahrbetrieb geändert wird (eine Rückkehr zu der Kraftstoffunterbrechung). Das heißt, der vorstehend genannte Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, in dem eine auf die Abgabewelle der Brennkraftmaschine aufgebrachte Last gesteuert wird, um erhöht zu werden, wenn die Katalysatortemperatur niedrig ist. Gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Verschlechterung der Emissionscharakteristik in geeigneter Weise beschränkt werden, während eine Verringerung eines NO_x-Reinigungsverhältnisses aufgrund der Ausführung der unnötigen Speicherung des NH₃ klein gemacht werden kann.
Beispielsweise kann das Zugabeventil angepasst sein, um eine wässrige Harnstofflösung als das Additiv zu dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den Katalysator einzuspritzen und zuzugeben. In diesem Fall wird die wässrige Harnstofflösung zu dem Abgas an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den Katalysator eingespritzt und zugegeben, so dass der Harnstoff durch Abgaswärme oder dergleichen hydrolisiert wird, bis der Harnstoff den Katalysator erreicht, um NH₃ zu bilden. Dies kann mehr NH₃ (Reinigungsmittel) zu dem Katalysator zuführen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht verständlich von der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen berücksichtigt wird.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel und ein Abgasemissionssteuerungssystem mit der Zugabemengensteuerungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsprozess zum Steuern einer Zugabemenge von Harnstoffwasser zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsprozess zum Bestimmen eines Startzeitpunkts einer Maschinenbeschleunigungszeitspanne zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsprozess zum Bestimmen eines Endzeitpunkts der Maschinenbeschleunigungszeitspanne zeigt;
5 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das für eine Berechnung einer NH₃-Grenzspeichermenge verwendet wird;
6 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Beziehung zwischen der kritischen Reaktionstemperatur eines SCR-Katalysators und der NH₃-Speichermenge zeigt;
7 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Reinigungseigenschaft des SCR-Katalysators zeigt;
8A bis 8C sind Zeitdiagramme, die eine Form einer Harnstoffwasserzugabesteuerung gemäß der Ausführungsform zeigen; und
9 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Steuerungsprozesses hinsichtlich einer Modusauswahl zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel und ein Abgasemissionssteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Das Abgasemissionssteuerungssystem dieser Ausführungsform hat den grundlegenden Aufbau als ein Beispiel, der in einem allgemeinen Harnstoff-SCR-System (Harnstoff-Selektivreduktions-System) verwendet wird. Bei dem in 1 gezeigten Aufbau reduziert (reinigt) NH₃ (Ammoniak), der aus einer Harnstoff((NH₂)₂CO)-Wasser-Lösung erzeugt wird (nachstehend als Harnstoffwasser bezeichnet), NO_x in einem Abgas.
Mit Bezug auf 1 wird der Aufbau des Abgasemissionssteuerungssystem nachstehend im Detail beschrieben. 1 ist ein Diagram, das den Aufbau eines Harnstoff-SCR-Systems (Abgasreinigungsvorrichtung) gemäß dieser Ausführungsform schematisch zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist dieses System angepasst, um von einer Dieselmaschine (Abgaserzeugungsquelle), die bspw. an einem vierrädrigen Fahrzeug (nicht gezeigt) montiert ist, abgegebenes Abgas zu reinigen. Das System hat hauptsächlich verschiedene Stellglieder und Sensoren zum Reinigen des Abgases und eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 40. Die Maschine dieser Ausführungsform (Maschine des Interesses) wird als eine Mehrzylindermaschine (bspw. eine Reihenvierzylindermaschine) angenommen, die in dem vierrädrigen Fahrzeug (bspw. ein Automatikfahrzeug) montiert ist. Jeder Zylinder ist mit einem Injektor versehen, der ein Kraftstoffeinspritzventil hat. Kraftstoff, der durch den Injektor zu jedem Zylinder zugeführt wird, verbrennt in dem entsprechenden Zylinder. Die Maschine ist die sogenannte Viertakt (4×-Kolbentakt)-Kolbendieselmaschine (Brennkraftmaschine), die entwickelt ist, um durch Verbrennung des Kraftstoffs erzeugte Energie in eine Drehbewegung umzuwandeln, um eine Abgabewelle (Kurbelwelle) zu drehen. Mit anderen Worten gesagt, wird in dieser Maschine der Zylinder des Interesses zu dieser Zeit sequentiell durch einen Zylinderbestimmungssensor (elektromagnetischer Aufnehmer) bestimmt, der in einer Nockenwelle eines Lufteinlass- und Auslass-Ventils angeordnet ist. Ein Verbrennungszyklus, der aus vier Takten besteht, und zwar Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen, wird in einem Zyklus von „720°CA" an jedem von vier Zylindern #1 bis #4 durchgeführt. Im Speziellen werden bspw. die jeweiligen Verbrennungszyklen für die vier Zylinder sequentiell an den Zylindern #1, #3, #4 und #2 in dieser Reihenfolge durch Verschieben des Zyklus zwischen einem Zylinder und dem nächsten um „180°CA" ausgeführt.
Im Speziellen sind verschiedene Abgasreinigungsvorrichtungen in dem Abgasemissionssteuerungssystem angeordnet, um ein Abgasreinigungssystem zu bilden. Die Abgasreinigungsvorrichtungen umfassen einen Dieselpartikelfilter (DPF) 11, ein Abgasrohr (Abgaspassage) 12, einen SCR-Katalysator 13, ein Abgasrohr (Abgaspassage) 14 und einen NH₃-Katalysator (bspw. ein Oxidationskatalysator) 15, die in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite des Abgases angeordnet sind (an der Maschinenseite, die eine Abgaserzeugungsquelle ist). An einer Wandfläche der Passage in einem mittleren Punkt des Abgasrohrs 12 ist ein Harnstoffwasserzugabeventil derart angeordnet, dass ein Einspritzanschluss 16a in Richtung zu der stromabwärtigen Seite des Abgases öffnet. Deshalb wird ein Einspritzanschluss 16a nur sehr schwer mit dem Abgas verschmutzt. Das Harnstoffwasserzugabeventil 16 ist angepasst, um das Harnstoffwasser, das in einen Harnstoffwassertank 17a druckgefördert wird, zu dem stromabwärtigen Teil mit Bezug auf den DPF zuzugeben (einzuspritzen und zuzuführen). In dieser Ausführungsform ist das Harnstoffwasserzugabeventil 16 ein sogenanntes elektromagnetisch angetriebenes Einspritzventil, dessen Antrieb durch die ECU 40 elektrisch gesteuert wird. Das Zugabeventil 16 wird durch die ECU 40 gesteuert, so dass das Harnstoffwasser, das als ein Additiv dient, mit einer gewünschten Zugabemenge zu dem Abgas eingespritzt und zugeführt wird, das in dem Abgasrohr 12 zwischen dem DPF 11 und dem SCR-Katalysator 13 strömt. Somit wird das zugegebene Harnstoffwasser (oder NH₃ nach einer Zerlegung) zu dem SCR-Katalysator 13 an der stromabwärtigen Seite zusammen mit dem Abgas unter Ausnützung der Strömung des Abgases (Abgasströmung) zugeführt.
Das heißt in diesem System erzeugt eine Zugabe des Harnstoffwassers durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 das NH₃ (Reinigungsmittel) auf der Basis des Harnstoffwassers, wie durch die folgende Zerlegungsreaktion (Formel 1) dargestellt ist, in dem Abgas. Die folgende NO_x-Reduktionsreaktion (wie durch die folgende Formel 2 dargestellt ist) wird mit Hilfe von NH₃ an dem SCR-Katalysator 13 durchgeführt, wodurch das zu reinigende Abgas gereinigt wird (Reinigen von NO_x). (NH₂)₂CO + H₂O -> 2NH₃ + CO₂ (Formel 1) NO + NO₂ + 2NH₃ -> 2N₂ + 3H₂O (Formel 2)
Das überschüssige NH₃ (Überschuss-NH₃), das in der vorstehenden Reduktionsreaktion (in der Formel 2 dargestellt) nicht verbraucht wird und in die stromabwärtige Seite des SCR-Katalysators 13 (Abgasrohr 14) strömt, wird durch die Reaktion (durch die Formel 3 dargestellt) durch den NH₃-Katalysator 15 gereinigt, und dadurch wird die Menge von NH₃ verringert, die in die Atmosphäre abgegeben wird. Die Temperatur des Abgases an der stromabwärtigen Seite des SCR-Katalysators 13 und die Menge von NO_x (d. h. eine NO_x-Emissionsmenge), die in dem Abgas enthalten ist, kann durch einen Abgassensor 14a (der in sich einen NO_x-Sensor und einen Temperatursensor beherbergt), der in dem Abgasrohr 14 vorgesehen ist, erfasst werden (kann im Speziellen durch die ECU 40 auf der Basis von Ausgaben von den Sensoren berechnet werden). 4NH₃ + 3O₂ -> 2N₂ + 6H₂O (Formel 3)
Als nächstes wird jede der vorstehenden Abgasreinigungsvorrichtungen, die das Abgasreinigungssystem des Abgasemissionssteuerungssystems gemäß dieser Ausführungsform bilden, nachstehend im Detail beschrieben.
Zunächst ist der DPF 11 ein fortlaufend regenerierender Filter zur Partikelentfernung bzw. PM-Entfernung, d. h. zum Sammeln von Partikeln (PM) in dem Abgas. Beispielsweise kann der DPF 11 durch wiederholtes Verbrennen und Entfernen (das einem Regenerationsprozess entspricht) der gesammelten PM in einer Nacheinspritzung oder dergleichen nach einer Haupteinspritzung zum hauptsächlichen Erzeugen eines Drehmoments fortlaufend verwendet werden. Der DPF 11 stützt einen platinbasierten Oxidationskatalysator ab, der nicht gezeigt ist (in diesem Beispiel sind der DPF und der Oxidationskatalysator einstückig miteinander ausgebildet, aber sie können auch separat ausgebildet sein). Dieser kann HC und CO zusammen mit löslichen organischen Bestandteilen (SOF) entfernen, die PM-Komponenten sind, und auch einen Teil von NO_x oxidieren (wenn das Verhältnis von NO zu NO₂ („NO:NO₂") näher zu „1:1" ist, wird das Reinigungsverhältnis von NO_x höher, wie durch die vorstehende Reaktionsformel 2 dargestellt ist).
Der SCR-Katalysator 13 ist aus einem katalytischen Metall ausgebildet, wie Vanadiumoxid (V₂O₅), das bspw. an einem Katalysatorträger mit Wabenstruktur abgestützt ist. Der SCR-Katalysator 13 hat eine katalytische Wirkung zum Fördern der Reduktionsreaktion (Abgasreinigungsreaktion) von NO_x, d. h. der Reaktion, die durch die vorstehende Formel 2 dargestellt ist.
Der Aufbau des Harnstoffwasserzugabeventils 16 basiert auf dem eines Kraftstoffeinspritzventils (Injektor), das üblicherweise für eine Zufuhr von Kraftstoff zu einer Maschine für ein Fahrzeug (Brennkraftmaschine) verwendet wird. Der Aufbau des Harnstoffwasserzugabeventils 16 ist gut bekannt und wird nachstehend nur kurz beschrieben. Das heißt der Einfachheit einer Erklärung wegen wird eine Darstellung eines inneren Aufbaus des Zugabeventils 16 weggelassen. Das Harnstoffwasserzugabeventil 16 nimmt in einem Ventilkörper einen Nadelantriebsabschnitt, der aus einem elektromagnetischen Solenoid oder dergleichen ausgebildet ist, und eine Nadel auf, die durch den Nadelantriebsabschnitt angetrieben wird und sich in dem Ventilkörper (Gehäuse) hin und her bewegt (vertikal bewegt). Die Nadel ist angepasst, um eine notwendige Anzahl von Einspritzlöchern, die in einem Einspritzanschluss 16a an dem Ende des Ventilkörpers ausgebildet sind, oder eine Zirkulationsroute zu diesen Einspritzlöchern zu öffnen und zu schließen. Wenn das elektromagnetische Solenoid mit Energie beaufschlagt wird, bewegt sich das Harnstoffwasserzugabeventil 16 mit diesem Aufbau (jedes Element) in die Ventilöffnungsrichtung durch Antreiben der Nadel mit dem elektromagnetischen Solenoid gemäß einem elektrischen Signal von der ECU (bspw. ein Pulssignal durch PWM(Pulsbreitenmodulations)-Steuerung), d. h. gemäß einem Einspritzbefehl von der ECU 40. Somit wird der Einspritzanschluss 16a an dem Ende des Ventilkörpers geöffnet, und im Speziellen wird wenigstens eines der Einspritzlöcher an dem Einspritzanschluss 16a geöffnet, so dass das Harnstoffwasser in Richtung des Abgases zugegeben (eingespritzt) wird, das durch das Abgasrohr 12 strömt. Zu dieser Zeit wird die Zugabemenge des Harnstoffwassers (Einspritzmenge) auf der Basis einer Erregungszeit des elektromagnetischen Solenoids bestimmt (bspw. entsprechend einer Pulsbreite des Pulssignals von der ECU 40).
Andererseits beinhaltet ein Harnstoffwasserzufuhrsystem zum Druckfördern des Harnstoffwassers zu dem Harnstoffwasserzugabeventil 16 hauptsächlich einen Harnstoffwassertank 17a und eine Pumpe 17b. Das heißt, das in dem Harnstoffwassertank 17a gespeicherte Harnstoffwasser wird durch die in dem Tank 71a angeordnete Pumpe 17b gepumpt und dann zu dem Harnstoffwasserzugabeventil 16 druckgefördert. Das druckgeförderte Harnstoffwasser wird durch ein Rohr 17c zum Zuführen des Harnstoffwassers sequentiell zu dem Harnstoffwasserzugabeventil 16 zugeführt.
Zu dieser Zeit werden Fremdpartikel, die in dem Harnstoffwasser enthalten sind, durch einen Sperrfilter 17f entfernt, der an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf das Zugabeventil 16 vorgesehen ist, bevor das Harnstoffwasser zu dem Harnstoffwasserzugabeventil 16 zugeführt wird. Der Zufuhrdruck des Harnstoffwassers zu dem Zugabeventil 16 wird durch einen Harnstoffwasserdruckregulator 17d gesteuert. Im Speziellen, wenn der Zufuhrdruck einen vorbestimmten Wert übersteigt, gestattet eine mechanische Vorrichtung, die eine Feder oder dergleichen verwendet, dass Harnstoffwasser in dem Rohr 17c zu dem Harnstoffwassertank 17a zurückkehren kann. In dem vorliegenden System wird der Zufuhrdruck des Harnstoffwassers auf der Basis des Betriebs des Regulators 17d gesteuert, um bei dem vorbestimmten Wert (Einstelldruck) zu bleiben. Der Zufuhrdruck des Harnstoffwassers wird selbst durch den Betrieb eines derartigen Regulators 17d nicht präzise gesteuert, um bei dem Einstelldruck zu bleiben. In diesem System kann der Zufuhrdruck des Harnstoffwassers durch den Harnstoffwasserdrucksensor 17e erfasst werden (im Speziellen durch die ECU 40 auf der Basis der Sensorausgabe berechnet werden), der in einer vorbestimmten Erfassungsposition vorgesehen ist (bspw. an der stromabwärtigen Seite des Regulators 17d, wo ein Kraftstoffdruck durch die Drucksteuerung durch den Druckregulator 17d stabilisiert ist).
Ein Abschnitt zum hauptsächlichen Durchführen einer Steuerung, die mit der Abgasreinigung verknüpft ist, als eine elektronische Steuerungseinheit in einem derartigen System ist die ECU 40 (bspw. die ECU zur Steuerung der Reinigung des Abgases, die mit einer ECU zur Steuerung der Maschine über einen CAN oder dergleichen verbunden ist), d. h. die Zugabenmengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel gemäß dieser Ausführungsform. Die ECU 40 hat einen bekannten Mikrocomputer (nicht gezeigt) und betreibt verschiedene Arten von Stellgliedern, wie das Harnstoffwasserzugabeventil 16, auf der Basis von Erfassungssignalen von den verschiedenen Sensoren, um verschiedene Arten von Steuerungsbetrieben, die mit der Abgasreinigung verknüpft sind, in der optimalen Form gemäß der Bedingung zu jeder Zeit durchzuführen. Der in der ECU 40 eingebaute Mikrocomputer hat hauptsächlich eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) zum Durchführen verschiedener Berechnungen, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), der als ein Hauptspeicher zum temporären Speichern von Daten in der Mitte der Berechnung, des Ergebnisses der Berechnung oder dergleichen in sich dient, und einen ROM (Nur-Lesespeicher), der als ein Programmspeicher dient. Der Mikrocomputer hat auch einen EEPROM (elektrisch löschbarer und programmierbarer Nur-Lesespeicher; elektrisch löschbarer, programmierbarer, nicht flüchtiger Speicher), der als ein Speicher zur Datenspeicherung dient, und einen Sicherungs-RAM (RAM, der durch eine Sicherungsenergiequelle betrieben wird, wie eine in einem Fahrzeug montierte Batterie). Des Weiteren hat der Mikrocomputer Signalprozessoren einschließlich eines A/D-Wandlers und eines Takterzeugungsschaltkreises, verschiedene Berechnungsvorrichtungen, wie ein Eingabe/Ausgabe-Anschluss, zum Eingeben und Ausgeben von Signalen von/zu dem externen Element, eine Speichervorrichtung, eine Kommunikationsvorrichtung und einen Stromversorgungsschaltkreis. Der ROM speichert im Voraus in sich verschiedene Programme und ein Steuerkennfeld, die mit der Steuerung der Abgasreinigung verknüpft sind, einschließlich eines Programms, das mit einer Steuerung einer Zugabemenge des Abgasreinigungsmittels verknüpft ist. Der Speicher zum Speichern von Daten (bspw. der EEPROM) speichert im Voraus in sich verschieden Arten von Steuerungsdaten oder dergleichen, einschließlich Konstruktionsdaten für die Maschine.
In der vorstehenden Beschreibung ist der Aufbau des Abgasemissionssteuerungssystems dieser Ausführungsform im Detail beschrieben worden. Das heißt in dieser Ausführungsform mit diesem Aufbau wird NH₃, das als das Reinigungsmittel dient, zu dem Abgas in der Form einer wässrigen Harnstofflösung (Harnstoffwasser) durch das Zugabeventil 16 für wässrigen Harnstoff zugegeben. Somit wird das Harnstoffwasser in dem Abgas zerlegt, um NH₃ zu bilden, und die NO_x-Reduktionsreaktion (durch die Formel 2 dargestellt) wird an dem SCR-Katalysator 13 auf der Basis des auf diese Weise erzeugten NH₃ durchgeführt, um das zu reinigende Abgas (Abgas von der Maschine) zu reinigen. Des Weiteren wird in dieser Ausführungsform der in 2 gezeigt Prozess als die Steuerung einer Zugabemenge des Harnstoffwassers ausgeführt. Dieser Prozess kann das hohe Abgasreinigungsvermögen in Erwiderung auf mehrere Bedingungen erreichen. Die Steuerung der Zugabemenge des Harnstoffwassers wird mit Bezug auf 2 bis 8 beschrieben.
2 ist ein Flussdiagramm, das die Zugabemengensteuerung des Harnstoffwassers zeigt. Eine Reihe von Steuerungsschritten in dem in 2 gezeigten Prozess wird grundsätzlich wiederholt bei Intervallen einer vorbestimmten Prozesszeit, während eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, durch Ausführen des in dem ROM gespeicherten Programms mittels der ECU 40 durchgeführt, bspw. während der Zeit von dem Start der Maschine bis zu dem Stopp der Maschine. Werte von verschiedenen Parametern, die in dem in 2 gezeigten Prozess verwendet werden, werden in der Speichervorrichtung, wie dem RAM oder dem EEPROM, die in der ECU 40 montiert sind, bei Gelegenheit gespeichert und jedes Mal, wenn es notwendig ist, aktualisiert.
Wie in 2 gezeigt ist, wird in der Steuerung der Harnstoffwasserzugabemenge in Schritt S10 bestimmt, ob die Maschine beschleunigt wird, das heißt es wird bestimmt, ob die Zeitabstimmung zu dieser Zeit von Schritt S10 eine Maschinenbeschleunigungszeitspanne ist.
Die Maschinenbeschleunigungszeitspanne wird durch wiederholtes Durchführen eines Routinenprozesses festgelegt, der anders als der in 2 gezeigte Prozess ist, d. h. durch die Abfolge von Schritten in den in 3 und 4 gezeigten Prozessen, die in dem ROM der ECU 40 gespeichert sind, bei Intervallen der vorbestimmten Prozesszeit.
Der in 3 gezeigte Prozess dient zum Bestimmen des Startzeitpunkts der Maschinenbeschleunigungszeitspanne.
Wie in 3 gezeigt ist, wird beim Bestimmen des Startzeitpunkts in Schritt S31 bestimmt, ob ein Schwankungsbetrag Beschleunigerbetätigungsbetrags zu der positiven Seite (+Seite) hin größer als ein zulässiges Niveau ist, und im Speziellen als ein vorbestimmter Bestimmungswert. Beispielsweise wird in Schritt S31 bestimmt, ob der Beschleunigerbetätigungsbetrag (d. h. ein Änderungsbetrag pro Zeiteinheit) größer als ein Bestimmungswert ist. Der Bestimmungsprozess in Schritt S31 wird wiederholt durchgeführt. Wenn in Schritt S31 bestimmt ist, dass der Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags größer als das zulässige Niveau ist, wird bestimmt, dass das Gaspedal, das als ein Beschleunigerbetätigungsabschnitt verwendet wird, durch den Fahrer gedrückt wird. In dem nachfolgenden Schritt S32 wird der Zeitpunkt, wenn die vorstehende Bestimmung durchgeführt wird, als der Startzeitpunkt der Maschinenbeschleunigungszeitspanne festgelegt. Die vorstehend genannte Maschinenbeschleunigungszeitspanne entspricht einer Zeitspanne von der Zeit, wenn der Startzeitpunkt in Schritt S32 festgelegt wird, zu der Zeit, wenn der Endzeitpunkt festgelegt wird.
Andererseits dient der in 4 gezeigte Prozess zum Bestimmen des Endzeitpunkts der Maschinenbeschleunigungszeitspanne.
Wie in 4 gezeigt ist, wird beim Bestimmen des Endzeitpunkts zuerst in Schritt S41 bestimmt, ob die Maschine beschleunigt wird, d. h. ob der Startzeitpunkt der Maschinenbeschleunigungszeitspanne in dem vorhergehenden Schritt S32, der in 3 gezeigt ist, festgelegt worden ist. Nur wenn in Schritt S41 bestimmt wird, dass die Maschine beschleunigt wird, werden die Prozesse in Schritt S42 und der folgenden Schritte ausgeführt.
Das heißt, während die Maschine beschleunigt wird, geht der Ablauf weiter zu Schritt S42. In Schritt S42 wird bestimmt, ob die Temperatur des SCR-Katalysators 13, bspw. die Katalysatortemperatur Tc, die in den in 2 gezeigten Schritten S11 und S12 berechnet wird, größer als ein zulässiges Niveau ist, und im Speziellen, ob die Katalysatortemperatur gleich zu oder höher als ein vorbestimmter Bestimmungswert Ts ist (Tc ≥ Ts). Der Bestimmungsprozess in Schritt S42 wird wiederholt durchgeführt. Wenn in Schritt S42 bestimmt wird, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 13 größer als das zulässige Niveau ist, wird bestimmt, dass die Maschine ausreichend erwärmt ist. In dem nachfolgenden Schritt S43 wird der Zeitpunkt, wenn die vorstehende Bestimmung von Schritt S42 durchgeführt wird, als der Endzeitpunkt der Maschinenbeschleunigungszeitspanne festgelegt. Auf diese Weise wird die vorstehend beschriebene Maschinenbeschleunigungszeitspanne bestimmt.
Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass die Zeit in der Maschinenbeschleunigungszeitspanne liegt, werden die Prozesse in Schritten S11 und den folgenden Schritten durchgeführt. Im Gegensatz dazu, wenn in dem selben Schritt S10 bestimmt wird, dass die Zeit nicht in der Maschinenbeschleunigungszeitspanne liegt, geht der Ablauf weiter zu Schritt S19a.
In dieser Ausführungsform wählt die Zugabenmengensteuerungseinrichtung einen von dem Reinigungssteuerungsmodus und dem Speichersteuerungsmodus aus, der ausgeführt werden soll. In dem Reinigungssteuerungsmodus wird die Zugabemenge des Harnstoffwassers durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 gemäß einem vorbestimmten Parameter hinsichtlich einer NO_x-Menge in dem Abgas bestimmt, und im Speziellen hinsichtlich der Drehzahl der Abgabewelle der Maschine (Maschinendrehzahl) und der Kraftstoffeinspritzmenge. In dem Speichersteuerungsmodus ist die Zugabemenge des Harnstoffwassers durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 festgelegt, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein, bspw. lediglich durch Erhöhen einer Menge, die erfordert ist, um ein Defizit mit Bezug auf den Zielwert der NH₃-Speichermenge zu decken. Das heißt, während einer der Steuerungsmodi nicht durchgeführt wird, wird der andere durchgeführt. Die Auswahl des Steuerungsmodus (Schalten zwischen diesen Steuerungsmodi) wird auf der Basis des Ergebnisses einer Bestimmung durch die Steuerungsprozesse in Schritten S10 und S13 durchgeführt. Genauer gesagt, wenn in einem der Schritte S10 und S13 bestimmt wird, dass die notwendige Bedingung nicht erfüllt ist, wird bestimmt, dass die Speicherung von NH₃ unnötig ist, und somit wird der Reinigungssteuerungsmodus durch die Steuerungsprozesse in Schritten S19a und S20 durchgeführt. Wenn andererseits in beiden Schritten S10 und S13 bestimmt wird, dass die notwendigen Bedingungen erfüllt sind, wird der Speichersteuerungsmodus durch die Prozesse in Schritten S14 bis S20 durchgeführt, um das NH₃ an dem SCR-Katalysator 13 zu speichern.
Das heißt, wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass die Zeit nicht in der Maschinenbeschleunigungszeitspanne ist, wird der Reinigungssteuerungsmodus durch die Prozesse in Schritten S19a und S20 durchgeführt. Im Speziellen wird in Schritt S19a eine Zugabemenge Q des Harnstoffwassers gemäß der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung eines Referenzkennfelds (oder einer mathematischen Formel) zur Berechnung einer vorbestimmten Zugabemenge des Harnstoffwassers erhalten. Dieses Referenzkennfeld hat geeignete Werte (Optimalwerte) der Harnstoffwasserzugabemenge Q, die durch Experimente oder dergleichen im Voraus bestimmt und in diesen niedergeschrieben sind, gemäß (oder in einer angemessenen Weise zu) jeweiligen Werten der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge. Das Kennfeld ist bspw. in dem ROM oder dergleichen in der ECU 40 gespeichert. Dies kann das hohe NO_x-Reinigungsverhältnis erhalten. In dem nachfolgenden Schritt S20 wird das Harnstoffwasserzugabeventil 16 auf der Basis der auf diese Weise erhaltenen Harnstoffwasserzugabemenge Q angetrieben (nur für eine Zeitspanne gemäß der Harnstoffwasserzugabemenge Q erregt).
Wenn in dem vorherigen Schritt S10 andererseits bestimmt wird, dass die Zeit in der Maschinenbeschleunigungszeitspanne ist, wird eine Abgastemperatur Tex in dem nachfolgenden Schritt S11 erfasst. Beispielsweise kann die Abgastemperatur Tex tatsächlich durch den Abgassensor 14a gemessen werden. In dem nächsten Schritt S12 wird die Temperatur des SCR-Katalysators 13 (Katalysatortemperatur Tc) auf der Basis der erfassten Abgastemperatur Tex berechnet. Die Katalysatortemperatur Tc wird bspw. mit Hilfe eines vorbestimmten Kennfelds (oder einer mathematischen Formel) berechnet.
Dann wird in Schritt S13 bestimmt, ob die Katalysatortemperatur Tc, die in dem vorherigen Schritt S12 berechnet wird, kleiner als ein vorbestimmter Bestimmungswert Ts ist (Tc < Ts). Der Bestimmungswert Ts kann auf der Basis eines Berechnungsergebnisses oder dergleichen festgelegt sein, um für die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus geeignet zu sein.
Wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass die Katalysatortemperatur Tc nicht kleiner als der Bestimmungswert Ts ist, geht der Ablauf zu dem nächsten Schritt S19 weiter, in dem der vorstehend beschriebene Reinigungssteuerungsmodus durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu, wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass die Katalysatortemperatur Tc kleiner als der Bestimmungswert Ts ist, wird der Speichersteuerungsmodus durch die Steuerungsprozesse in den folgenden Schritten S14 bis S20 durchgeführt, um NH₃ in dem SCR-Katalysator 13 zu speichern.
Im Speziellen wird in Schritt S14 zuerst eine derzeitige NH₃-Speichermenge ST1 erhalten, die die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 zu dieser Zeit ist. Zu dieser Zeit wird die derzeitige NH₃-Speichermenge ST1 durch eine weitere Routine berechnet. Im Speziellen wird ein Betrag einer Erhöhung oder einer Abnahme der NH₃-Speichermenge ΔNH₃ des SCR-Katalysators 13 zu jeder Zeit auf der Basis eines Differenz zwischen der zu dem SCR-Katalysator 13 zugeführten NH₃-Menge und der Verbrauchsmenge von NH₃ zu dem SCR-Katalysator 13 bestimmt. Des Weiteren werden die Beträge einer Erhöhung oder einer Abnahme der jeweiligen Zeiten anschließend summiert, um als die vorstehend beschriebene derzeitige NH₃-Speichermenge ST1 festgelegt zu werden (ST1 (derzeitiger Wert) = ΣST1 (vorheriger Wert) + ΔNH₃). Die vorstehende NH₃-Menge, die zu dem SCR-Katalysator 13 zugeführt wird, wird auf der Basis bspw. der Zugabemenge von Harnstoffwasser durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 berechnet. Im Gegensatz dazu wird die NH₃-Verbrauchsmenge an dem SCR-Katalysator 13 hauptsächlich auf der Basis der NO_x-Menge, die von der Maschine abgegeben wird, und dem Reinigungsvermögen des Katalysators 13 berechnet. Von diesen kann die NO_x-Menge, die von der Maschine abgegeben wird, auf der Basis des vorbestimmten Parameters berechnet werden (bspw. der Maschinendrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge), der mit dem Betriebszustand der Maschine verknüpft ist. Andererseits kann das Reinigungsvermögen des SCR-Katalysators 13 (Reaktionsrate des NH₃) bspw. unter Verwendung eines Steuerungsmodells des SCR-Katalysators 13 berechnet werden. Das Steuerungsmodell zur Verwendung kann bspw. eines oder eine Kombination der folgenden Modelle sein: ein Eigenschaftsmodell, das eine Beziehung zwischen Parametern bezüglich einer vorbestimmten Eigenschaft zeigt; Eine Transferfunktion, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen jeweiligen Eingaben und Ausgaben hinsichtlich eines Niveauverhältnisses, eines Frequenz-Amplitudenverhältnisses, einer Phasendifferenz, eines Proportionalelements, eines Differentialelements, eines Integralelements und eines Verzögerungselements zeigt (= Ausgabesignal/Eingabesignal); und ein mathematisches Modell, in dem ein vorbestimmtes natürliches Phänomen mathematisch beschrieben ist.
Dann wird in Schritt S15 eine NH₃-Grenzspeichermenge ST21 auf der Basis der Katalysatortemperatur Tc berechnet, die in dem vorherigen Schritt S12 berechnet wird. 5 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds, das zur Berechnung der NH₃-Grenzspeichermenge ST21 verwendet wird. Dieses Kennfeld hat geeignete Werte (Optimalwerte), die durch Experimente im Voraus darin niedergeschrieben sind. Wie in 5 gezeigt ist, neigt die NH₃-Grenzspeichermenge ST21 dazu, mit einer Erhöhung der Katalysatortemperatur Tc abzunehmen (ein NH₃-Speichervermögen neigt dazu, abzunehmen).
Dann wird in Schritt S16 eine notwendige NH₃-Speichermenge (eine erforderte NH₃-Speichermenge ST22, bspw. ein fixierter Wert) erhalten, um eine gewünschte Temperatur als die kritische Reaktionstemperatur (Aktivierungstemperatur) des SCR-Katalysators 13 zu erhalten. Die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 wird auf der Basis der Beziehung zwischen der kritischen Reaktionstemperatur des SCR-Katalysators 13 und der NH₃-Speichermenge bestimmt, wie in 6 gezeigt ist (ein Beispiel, das von den Erfindern durch Experimente oder dergleichen bereit gestellt ist). Wie durch die durchgehende Linie RT in 6 dargestellt ist, neigt die kritische Reaktionstemperatur des SCR-Katalysators 13 dazu, mit einer Erhöhung der NH₃-Speichermenge abzunehmen. In dem Beispiel, das durch die durchgehende Linie RT dargestellt ist, wird angenommen, dass die gewünschte Temperatur eine kritische Reaktionstemperatur T1 mit Bezug auf die kritische Reaktionstemperatur T0 ist, wenn NH₃ nicht gespeichert ist. Beispielsweise ist die kritische Reaktionstemperatur T1 eine Temperatur niedriger als „140°C", die als die Katalysatortemperatur in einem Leerlauf angenommen wird, und im Speziellen bspw. eine Temperatur in einem Bereich von „50–120°C". Zu dieser Zeit ist die kritische Reaktionstemperatur (Aktivierungstemperatur) des SCR-Katalysators 13 ein wichtiger Parameter zum Bestimmen der Reinigungseigenschaft des SCR-Katalysators 13. 7 ist ein Graph, der ein Beispiel der Reinigungseigenschaft des SCR-Katalysators 13 zeigt. Wie in 7 gezeigt ist, ändert sich das NO_x- Reinigungsverhältnis des SCR-Katalysators 13 in großem Umfang an der Grenze der kritischen Reaktionstemperatur RT. Das heißt, an der Niedrigtemperaturseite mit Bezug auf die kritische Reaktionstemperatur ist das NO_x-Reinigungsverhältnis auf im Wesentlichen „0" festgelegt, und die NH₃-Speichermenge ist größer als die NH₃-Verbrauchsmenge, die durch die Reinigungsreaktion mit NO_x verbraucht wird. In Gegensatz dazu wird an der Hochtemperaturseite mit Bezug auf die kritische Reaktionstemperatur das NO_x-Reinigungsverhältnis grundsätzlich größer, wenn sich eine Katalysatortemperatur erhöht (insbesondere ändert sich das NO_x-Reinigungsverhältnis drastisch bei einer Temperatur nahe der kritischen Reaktionstemperatur RT).
In dem folgenden Schritt S17 wird durch Vergleichen der NH₃-Grenzspeichermenge ST21, die in Schritt S15 erhalten wird, mit der erforderten NH₃-Speichermenge ST22, die in Schritt S16 erhalten wird, bestimmt, ob die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 kleiner als die NH₃-Grenzspeichermenge ST21 ist (ST21 > ST22). Wenn in Schritt S17 bestimmt wird, dass die Beziehung ST21 > ST22 erfüllt ist, dann wird in dem folgenden Schritt S171 die vorstehende erforderte NH₃-Speichermenge ST22 als eine NH₃-Zielspeichermenge ST2 festgelegt. Andererseits, wenn in Schritt S17 bestimmt wird, dass die Beziehung ST21 > ST22 nicht erfüllt ist, dann wird in Schritt S172 die vorstehende NH₃-Grenzspeichermenge ST21 als die NH₃-Zielspeichermenge ST2 festgelegt.
Dann wird in Schritt S18 ein Unterschied zwischen der derzeitigen NH₃-Speichermenge ST1 und der NH₃-Zielspeichermenge ST2 als ein Defizit der NH₃-Speichermenge ΔST berechnet (eine Speichermenge, die im Vergleich zu der NH₃-Zielspeichermge ST2 fehlt) (ΔST = ST2 – ST1).
Dann wird in Schritt S19b eine Harnstoffwasserzugabemenge Q unter Verwendung des Referenzkennfelds zur Berechnung der vorbestimmten Harnstoffwasserzugabemenge (des selben wie die, die in Schritt S19a verwendet wird) und des NH₃-Speichermengendefizits ΔST erhalten. Im Speziellen ist die Harnstoffwasserzugabemenge Q in dem Speichersteuerungsmodus eine Harnstoffwasserzugabemenge, die im Vergleich zu der Harnstoffwasserzugabemenge in dem Reinigungssteuerungsmodus erhöht ist, um das NH₃-Speichermengendefizit ΔST zu decken. In dem folgenden Schritt S20 wird das Harnstoffwasserzugabeventil 16 auf der Basis der auf diese Weise erhaltenen Harnstoffwasserzugabemenge Q angetrieben (nur für eine Zeit mit Energie beaufschlagt, die zu der Harnstoffwasserzugabemenge Q korrespondiert).
8A bis 8C sind Zeitablaufdiagramme, die eine Form der Harnstoffwasserzugabesteuerung durch Heranziehen einer Zeit als ein Beispiel zeigen, wenn das Fahrzeug, das mit der Zugabenmengensteuerungseinrichtung und dem Abgasemissionssteuerungssystem ausgestattet ist, aus dem Leerlaufzustand beschleunigt wird. In 8A bis 8C zeigt 8A den Verlauf der Maschinendrehzahl der Maschine; 8B zeigt den Verlauf der Temperatur des SCR-Katalysators 13; und 8C zeigt das Stattfinden oder Nichtstattfinden einer Ausführung (AN = Ausführung, AUS = Nichtausführung) des Reinigungssteuerungsmodus (durch die durchgehende Linie L1 dargestellt) und des Speichersteuerungsmodus (durch die durchgehende Linie L2 dargestellt).
Wie in 8A bis 8C gezeigt ist, befindet das Fahrzeug in dem Leerlaufzustand bis zu dem Zeitpunkt t1, und wird dann bei dem Zeitpunkt t1 beschleunigt, indem der Fahrer das Gaspedal niederdrückt. In diesem Fall wird in Schritt S31 in 3 bestimmt, dass der Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags größer als das zulässige Niveau ist. In dem nachfolgenden Schritt S32 wird der Zeitpunkt, wenn die vorstehende Bestimmung gemacht wird, als der Startzeitpunkt der Maschinenbeschleunigungszeitspanne festgelegt. Der Steuerungsmodus wird von dem Reinigungssteuerungsmodus zu dem Speichersteuerungsmodus durch den vorherigen Prozess umgeschaltet, der in 2 gezeigt ist.
Die Temperatur des SCR-Katalysators 13 beginnt bei dem Zeitpunkt t2 anzusteigen, der bezüglich der Beschleunigung (Zeit t1) leicht verzögert ist. Dann erhöht sich die Temperatur des SCR-Katalysators 13 weiter. Wenn bei dem Zeitpunkt t3 die Temperatur des SCR-Katalysators 13 gleich zu oder größer als der Bestimmungswert Ts ist, dann wird der Endzeitpunkt der Maschinenbeschleunigungszeitspanne in Schritt S43 festgelegt, der in 4 gezeigt ist, so dass die Maschinenbeschleunigungszeitspanne, die ab dem vorherigen Zeitpunkt t1 beginnt, beendet wird. Dies schaltet den Steuerungsmodus von dem Speichersteuerungsmodus wieder zu dem Reinigungssteuerungsmodus durch den vorherigen Prozess um, der in 2 gezeigt ist.
Somit wird in dieser Ausführungsform eine Reihe von Prozessen, die in 2 gezeigt sind, wiederholt ausgeführt, so dass die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 um ein Defizit in der vorbestimmten Maschinenbeschleunigungszeitspanne von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t3 erhöht wird, die in 8A bis 8C gezeigt sind. Des Weiteren wird die Aktivierungstemperatur des Katalysators 13 (kritische Reaktionstemperatur) auch auf eine geeignete Temperatur (d. h. die kritische Reaktionstemperatur T1 in dem Fall von „ST21 > ST22") gesteuert. Somit kann das Abgasemissionssteuerungssystem das höhere Abgasreinigungsvermögen selbst dann erhalten, wenn der Katalysator die niedrige Temperatur hat, bspw. beim Starten der Maschine, beim Beschleunigen des Fahrzeugs aus dem Leerlaufzustand und des Weiteren bei der Wiederbeschleunigung des Fahrzeugs aus dem lang anhaltenden Verzögerungsbetrieb beim Bergabfahren zu dem Bergauffahrtbetrieb.
Wie vorstehend beschrieben ist, erreichen die Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel und das Abgasemissionssteuerungssystem gemäß dieser Ausführungsform die folgenden herausragenden Effekte und Vorteile.

(1) Die Zugabemengensteuerungseinrichtung kann in geeigneter Weise auf das Abgasemissionssteuerungssystem zum Reinigen des von der Brennkraftmaschine (Maschine) abgegebenen Abgases angewendet werden. In diesem Fall hat die Zugabmengensteuerungseinrichtung den SCR-Katalysator 13, der die Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur (Aktivierungstemperatur) hat, wenn die NH₃-Speichermenge erhöht wird (siehe 6). Der SCR-Katalysator 13 ist angepasst, um eine spezifische Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich zu fördern, der die kritische Reaktionstemperatur als die untere Grenze hat. Die Zugabemengensteuerungseinrichtung hat auch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 zum Zugeben des Additivs (Harnstoffwasser), das als die NH₃(Ammoniak)-Erzeugungsquelle dient, zu dem Abgas an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den SCR-Katalysator 13. Das Additiv kann das Abgas durch die vorstehende Abgasreinigungsreaktion mit NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas an dem Katalysator 13 reinigen. Des Weiteren ist die Zugabenmengesteuerungseinrichtung angepasst, die Zugabemenge des Harnstoffwassers durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 zu steuern. Solche eine Zugabemengensteuerungseinrichtung (ECU 40) für ein Abgasreinigungsmittel beinhaltet ein Steuerungsprogramm (Modusauswahleinrichtung, entspricht Schritten S10 und S13 in 2) zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung der Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, einschließlich eines Reinigungssteuerungsmodus und eines Speichersteuerungsmodus. In dem Reinigungssteuerungsmodus wird die Zugabemenge des Harnstoffwassers durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt, der mit der NO_x-Menge des Abgases verknüpft ist. In dem Speichersteuerungsmodus ist die Zugabemenge des Harnstoffwassers durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 festgelegt, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein. Die Zugabemengensteuerungseinrichtung hat auch ein Steuerungsprogramm (Bedingungsbestimmungseinrichtung, entspricht Schritt S31 in 3) zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist. Beispielsweise ist die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt, wenn ein Schwankungsbetrag einer auf die Abgabewelle der Maschine aufgebrachten Last größer als ein zulässiges Niveau ist. Genauer gesagt kann die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus als erfüllt festgelegt sein, wenn ein Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags (erfordertes Drehmoment) größer als ein vorbestimmter Betrag ist. Dies kann das Reinigungsvermögen des Katalysators durch Verringern der kritischen Reaktionstemperatur des Katalysators durch Ausführen des vorstehend beschriebenen Speichersteuerungsmodus verbessern. Demzufolge ist es möglich, die Verschlechterung der Emissionscharakteristik aufgrund der Ausführung der unnötigen Speicherung des NH₃ geeignet zu unterdrücken.
(2) In dem Speichersteuerungsmodus in Schritt S20, der in 2 gezeigt ist, wird die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 gesteuert, um die NH₃-Zielspeichermenge ST2 zu sein, durch Ausgleichen des Defizits der NH₃-Speichermenge, die einer Differenz zwischen der NH₃-Zielspeichermenge ST2 und der derzeitigen Speichermenge ST1 entspricht, (d. h. des NH₃-Speichermengendefizits ΔST), durch den Prozess in Schritt S19b. Somit wird in dem Speichersteuerungsmodus das Defizit der NH₃-Speichermenge (NH₃-Speichermengendefizit ΔST) ausgeglichen, so dass die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 auf die NH₃-Zielspeichermenge festgelegt werden kann.
(3) In dem in 2 gezeigten Schritt S20 wird, während eine vorbestimmte Bedingung (Bedingungen in Schritten S10 und S13) erfüllt ist, die Steuerung der NH₃-Speichermenge in Schritten S14 bis S20, die vorstehend beschrieben ist, wiederholt durchgeführt. Mit diesem Aufbau kann die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 fortlaufend auf eine geeignete Menge mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, während die vorbestimmte Bedingung in Schritten S10 und S13 erfüllt ist. Somit wird die Aktivierungstemperatur (d. h. die kritische Reaktionstemperatur) des Katalysators 13 auf eine geeignete Temperatur gesteuert.
(4) Die Zugabemengensteuerungseinrichtung hat des Weiteren ein Steuerungsprogramm (Katalysatortemperaturbestimmungseinrichtung, Schritt S13, der in 2 gezeigt ist) zum Bestimmen, ob die Temperatur des SCR-Katalysators 13 zu dieser Zeit (Katalysatortemperatur Tc) niedriger als das zulässige Niveau ist. Die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus ist nicht erfüllt, wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 13 niedriger als das zulässige Niveau ist. Demzufolge ist es möglich, das NH₃ in einer begrenzten Weise in der höhere Anforderungen stellenden Bedingung zu speichern, d. h., wenn die Katalysatortemperatur ausreichend niedrig ist (niedriger als das zulässige Niveau).
(5) Die Ausführungsbedingung des Reinigungssteuerungsmodus ist erfüllt, wenn die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht erfüllt ist. Das heißt in Schritten S10 und S13, die in 2 gezeigt sind, werden zwei Arten von Steuerungsmodi, und zwar der Reinigungssteuerungsmodus und der Speichersteuerungsmodus, gemäß der Erfüllung oder Nichterfüllung dieser Ausführungsbedingungen umgeschaltet. Dies kann die Steuerung der Abgasreinigung leichter und genauer erreichen.
(6) In dem in 2 gezeigten Schritt S14 wird der Betrag einer Erhöhung oder Abnahme der NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 zu jeder Zeit ΔNH₃ auf der Basis der Differenz zwischen der zu dem SCR-Katalysator zugeführten NH₃-Menge und der NH₃-Verbrauchsmenge an dem Katalysator 13 bestimmt. Des Weiteren werden die Erhöhungs- oder Abnahmebeträge der jeweiligen Zeiten anschließend summiert (ST1 (Wert zu dieser Zeit) = ΣST1 (vorheriger Wert) + ΔNH₃), wodurch die derzeitige NH₃-Speichermenge ST1 erfasst wird, wie vorstehend beschrieben ist. Diese Struktur macht es möglich, den Betrag einer Erhöhung oder einer Abnahme der NH₃-Speichermenge zu jeder Zeit und die derzeitige NH₃-Menge ST1 durch Bestimmen auf der Basis der Zunahme und der Abnahme der NH₃-Menge genau zu berechnen, dass das verbleibende NH₃ an dem SCR-Katalysator 13 gespeichert ist.
(7) In dem in 2 gezeigten Schritt S14 wird die Verbrauchsmenge von NH₃ an dem SCR-Katalysator 13 auf der Basis eines vorbestimmten Parameters bestimmt, der mit dem Betriebszustand der Maschine verknüpft ist (bspw. der Maschinendrehzahl und Kraftstoffeinspritzmenge). Mit dieser Anordnung kann die von der Maschine abgegebene NO_x-Menge und des Weiteren die NH₃-Verbrauchsmenge an dem SCR-Katalysator 13 leichter und genauer erfasst werden.
(8) Die Zugabemengensteuerungseinrichtung hat auch ein Steuerungsprogramm (Grenzspeichermengenerfassungseinrichtung, entspricht Schritt S15, der in 2 gezeigt ist) zum Erfassen der Grenzspeichermenge von NH₃, die in dem SCR-Katalysator 13 zu dieser Zeit gespeichert werden kann (NH₃-Grenzspeichermenge ST21). Die Zugabemengensteuerungseinrichtung hat des Weiteren ein Steuerungsprogramm (Schritte S17, S171 und S172, die in 2 gezeigt sind) zum Einstellen eines variablen Bereichs der NH₃-Zielspeichermenge ST2 durch Verwenden der NH₃-Grenzspeichermenge ST21. Die NH₃-Grenzspeichermenge ST21 wird durch den Prozess in Schritt S15 erfasst und wird als der obere Grenzwert (Überwachungswert) festgelegt. Somit ist es möglich, die NH₃-Grenzspeichermenge ST21 als die obere Grenze einzustellen, um die Zufuhr des Überschuss-NH₃ zu verhindern (oder zu unterdrücken).
(9) In dem in 2 gezeigten Schritt S15 wird die NH₃-Grenzspeichermenge ST21 auf der Basis der Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite mit Bezug auf den Katalysator 13 erfasst, die der Temperatur des SCR-Katalysators 13 entspricht. Somit kann die Temperatur des SCR-Katalysators 13 mit hoher Genauigkeit erfasst (geschätzt) werden.
(10) Eine Temperatur, die niedriger als die Katalysatortemperatur von „140°C" ist und in einem Leerlauf angenommen wird, und eine NH₃-Speichermenge, die zu der Temperatur korrespondiert, werden als die kritische Reaktionstemperatur T1 beziehungsweise als die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 (siehe 6 für beide) festgelegt. Dies kann das Abgas selbst dann sicher reinigen, wenn begonnen wird, aus dem Leerlaufzustand zu beschleunigen.
(11) Das Harnstoffwasserzugabeventil 16 ist gestaltet, um die wässrige Harnstofflösung als das Additiv, das als die NH₃-Erzeugungsquelle dient, zu dem Abgas an der stromaufwärtigen Seite (Abgasrohr 12) mit Bezug auf den SCR-Katalysator 13 einzuspritzen und zuzugeben (d. h. um das sogenannte Harnstoff-SCR-System zu schaffen). Somit wird die wässrige Harnstofflösung zu dem Abgas an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den SCR-Katalysator 13 eingespritzt und zugegeben. Deshalb wird der Harnstoff, bis das Harnstoffwasser den Katalysator 13 erreicht, durch Abgaswärme oder dergleichen hydrolysiert, um NH₃ zu bitten. Dadurch kann mehr NH₃ (Reinigungsmittel) zu dem SCR-Katalysator 13 zugeführt werden.
(12) Das vorstehende Harnstoff-SCR-System ist in dem Fahrzeug installiert, das mit der Dieselmaschine ausgestattet ist (vierrädriges Fahrzeug in dieser Ausführungsform). Dies kann die Kraftstoffeffizienz verbessern und die PM durch Gestatten der Erzeugung von NO_x während des Verbrennungsprozesses verringern. Dadurch kann das saubere Dieselfahrzeug mit dem hohen Abgasreinigungsvermögen erreicht werden.
(13) Im Gegensatz dazu hat das Abgasemissionssteuerungssystem den SCR-Katalysator 13 und das Harnstoffwasserzugabeventil 16 zusammen mit jedem Programm (ECU 40) und eine Harnstoffwasserzufuhrvorrichtung (den Harnstoffwassertank 17a, die Pumpe 17b und dergleichen) zum Zuführen der wässrigen Harnstofflösung zu dem Zugabeventil 16. Das Abgasemissionssteuerungssystem mit diesem Aufbau schafft das Abgasreinigungssystem mit dem höheren Abgasreinigungsvermögen.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann in der folgenden Weise geändert werden.
Gemäß den Anwendungen des Abgasemissionssteuerungssystems kann der Steuerungsprozess in Schritt S15, S17, S171 oder S172, die in 2 gezeigt sind, weggelassen werden. In diesem Fall kann in Schritt S18 die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 wirksam auf die NH₃-Zielspeichermenge ST2 festgelegt werden, so wie sie ist.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in dem in 3 gezeigten Schritt S31 bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn der Schwankungsbetrag der auf die Abgabewelle der Maschine aufgebrachten Last größer als das zulässige Niveau ist. Im Speziellen wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn der Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags (entspricht dem erforderten Drehmoment) größer als das zulässige Niveau ist, aber die Erfindung ist nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann dieselbe Bedingung als erfüllt bestimmt werden, wenn die Drehzahl der Abgabewelle der Brennkraftmaschine von einem niedrigeren Niveau als das zulässige Niveau oder aus einem Verzögerungszustand beschleunigt wird. Das heißt, in diesem Fall wird beispielsweise in Schritt S31 bestimmt, ob die Maschinendrehzahl geringer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist und ob der Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags zu der positiven Seite größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist. Wenn in Schritt S31 bestimmt wird, dass die Maschinendrehzahl niedrig ist, und bestimmt wird, dass der Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags groß ist (es wird bestimmt, dass das Gaspedal gedrückt wird), geht der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S32. Alternativ kann in Schritt S31 bestimmt werden, ob die Kraftstoffunterbrechung ausgeführt wird und ob der Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags zu der positiven Seite größer als der vorbestimmte Bestimmungswert ist. Wenn in Schritt S31 die Kraftstoffunterbrechung ausgeführt wird und bestimmt wird, dass der Schwankungsbetrag des Beschleunigerbetätigungsbetrags groß ist (es wird bestimmt, dass das Gaspedal gedrückt wird), geht der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S32.
Alternativ kann bestimmt werden, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn ein Schwankungsbetrag der Drehzahl der Abgabewelle der Maschine größer als ein zulässiges Niveau ist. In diesem Fall wird beispielsweise in Schritt S31 bestimmt, ob der Schwankungsbetrag der Maschinendrehzahl zu der positiven (+)-Seite (der Schwankungsbetrag pro Zeiteinheit) größer als der vorbestimmte Bestimmungswert ist. Wenn in Schritt S31 bestimmt wird, dass der Schwankungsbetrag der Maschinendrehzahl groß ist, geht der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S32.
Alternativ kann die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus als erfüllt bestimmt werden, wenn die Last (Maschinenlast), die auf die Abgabewelle der Maschine aufgebracht wird, größer als ein zulässiges Niveau ist. Das heißt in diesem Fall wird beispielsweise in Schritt S31 bestimmt, ob die Maschinenlast größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist. Wenn in Schritt S31 bestimmt wird, dass die Maschinenlast groß ist, geht der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S32. Hier ist die Maschinenlast beispielsweise ein Wert, der tatsächlich durch den Zylinderinnendrucksensor gemessen wird, oder ein geschätzter Wert auf der Basis eines Beschleunigerbetätigungsbetrags oder dergleichen. Dieser Aufbau kann einen Effekt auf der Basis des Effekts in dem vorstehenden Absatz (1) erhalten.
Die Zugabemengensteuerungseinrichtung hat wirksam ein Steuerungsprogramm (Betriebsmodusbestimmungseinrichtung) zum Bestimmen, ob der Betriebsmodus der Maschine zu dieser Zeit ein bestimmter Betriebsmodus ist. In dem bestimmten Betriebsmodus wird die Last an der Abgabewelle der Maschine gesteuert, um erhöht zu werden, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 13 niedriger als die kritische Reaktionstemperatur (Aktivierungstemperatur) ist. Im Speziellen ist die Steuerungseinrichtung aufgebaut, um zu bestimmen, ob der Betriebsmodus zu dieser Zeit der bestimmte Betriebsmodus ist, bspw. in Schritt S31, der in 3 gezeigt ist. Mit diesem Aufbau geht beispielsweise, wenn der Betriebsmodus der Maschine als der bestimmte Betriebsmodus bestimmt wird, der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S32. Somit wird in dem bestimmten Betriebsmodus der Speichersteuerungsmodus durchgeführt, um die Zugabemenge von Harnstoffwasser, die durch das Harnstoffwasserzugabeventil 16 zum Speichern von NH₃ an dem SCR-Katalysator 13 zugegeben wird, in dem Steuerungsprozess in Schritt S19b festzulegen, der in 2 gezeigt ist. Demzufolge kann ein Effekt auf der Basis des Effekts erhalten werden, der in Absatz (1) beschrieben ist. Die bestimmten Betriebsmodi, die effektiv festgelegt sind, umfassen beispielsweise den Maschinenstartbetrieb, den Beschleunigungsbetrieb aus dem Leerlaufzustand (die Rückkehr zu dem Leerlauf) und des Weiteren den Wiederbeschleunigungsbetrieb, in dem der lang anhaltende Verzögerungsbetrieb bei der Bergabfahrt zu dem Bergauffahrbetrieb geändert wird (die Rückkehr zu der Kraftstoffunterbrechung).
Obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zwei Steuerungsmodi, der Reinigungssteuerungsmodus und der Speichersteuerungsmodus, umgeschaltet werden, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Ein Hinzufügen eines weiteren Steuerungsmodus zu diesen Steuerungsmodi ermöglicht eine Auswahl von einem, der zu dieser Zeit ausgeführt werden soll, von drei oder mehr Arten von Steuerungsmodi auf der Basis einer Erfüllung der Ausführungsbedingung von jedem Modus.
Beispielsweise kann eine Modusauswahl durch den Prozess durchgeführt werden, der beispielhaft in dem Flussdiagramm von 9 dargestellt ist. In diesem Beispiel wählt die Verwendung eines Werts eines Harnstoffwasserzugabesteuerungsflags F („0 bis 2") eine von drei Arten des Reinigungssteuerungsmodus, des Speicherungseuerungsmodus und des Harnstoffwassernichtzugabemodus aus.
Wie in 9 gezeigt ist, wird in diesem Beispiel in Schritt S101 bestimmt, ob eine vorbestimmte Ausführungsbedingung erfüllt ist, die mit dem Speichersteuerungsmodus verknüpft ist (Speichersteuerungsausführungsbedingung). Wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass die Speichersteuerungsausführungsbedingung erfüllt ist, wird das Harnstoffwasserzugabesteuerungsflag F in dem nachfolgenden Schritt S103 auf „2" festgelegt.
Im Gegensatz dazu, wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass die Speichersteuerungsausführungsbedingung nicht erfüllt ist, wird in dem nachfolgenden Schritt S102 bestimmt, ob eine vorbestimmte Ausführungsbedingung erfüllt ist, die mit dem Reinigungssteuerungsmodus verknüpft ist (Reinigungssteuerungsausführungsbedingung). Wenn in Schritt S102 bestimmt wird, dass die Reinigungsteuerungsausführungsbedingung erfüllt ist, wird das Harnstoffwasserzugabesteuerungsflag F in dem nachfolgenden Schritt S105 auf „1" festgelegt. Wenn andererseits in dem Schritt S102 bestimmt wird, dass die Reinigungssteuerungsausführungsbedingung nicht erfüllt ist, wird in dem nachfolgenden Schritt S104 das Harnstoffwasserzugabesteuerungsflag F auf „0" festgelegt.
Dies kann eine zu dieser Zeit auszuführende Art von den drei oder mehr Arten der Steuerungsmodi auswählen.
Obwohl in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die NH₃-Speichermenge entsprechend der vorbestimmten kritischen Reaktionstemperatur T1, die niedriger als die in einem Leerlaufbetrieb angenommene Katalysatortemperatur von „140°C" ist, als die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 zur Verwendung bei der Bestimmung der NH₃-Zielspeichermenge ST2 festgelegt wird, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 wirksam auf einen Grenzwert (Konvergenzpunkt) festgelegt werden, an dem die kritische Reaktionstemperatur selbst durch Erhöhen der NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 nicht verringert wird. Dieser Aufbau kann die übermäßige Speicherung von NH₃, die nicht zu der kritischen Reaktionstemperatur beiträgt, in geeigneter Weise verhindern (oder unterdrücken).
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 als der fixierte Wert festgelegt, aber die Erfindung ist nicht darauf begrenzt. Die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 kann variabel gemäß der Bedingung von jeder Zeit festgelegt werden. Beispielsweise kann die Speichermenge festgelegt sein, um zwischen der Startzeit der Maschine und der Leerlaufzeit anders zu sein. Alternativ kann die erforderte NH₃-Speichermenge ST22 variabel gemäß einem Zielwert der kritischen Reaktionstemperatur oder einem Zielwert des NO_x-Reinigungsverhältnisses an dem SCR-Katalysator 13 festgelegt sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Katalysatortemperatur Tc auf der Basis der Abgastemperatur bestimmt. Jedoch wird die Temperatur des Katalysators selbst nicht bestimmt, und die Abgastemperatur kann als ein Ersatz für die Katalysatortemperatur verwendet werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in Schritt S13, der in 2 gezeigt ist, bestimmt, ob die Temperatur des SCR-Katalysators 13 zu dieser Zeit niedriger als das zulässiges Niveau (ein vorbestimmter Schwellenwert) ist, aber die Erfindung ist nach darauf begrenzt. Beispielsweise kann in Schritt S13 bestimmt werden, ob die derzeitige NH₃-Speichermenge ST1 größer als ein zulässiges Niveau (ein vorbestimmter Schwellenwert) ist. Alternativ kann bestimmt werden, ob es einen ausreichenden Abstand, der größer als ein zulässiges Niveau zwischen der derzeitigen NH₃-Speichermenge ST1 und der NH₃- Grenzspeichermenge ST21 ist, gibt, durch Vergleichen mit einem weiteren vorbestimmten Schwellenwert. Eine der beiden Bestimmungseinrichtungen, die vorstehend beschrieben sind, kann wirksam verwendet werden. Alternativ kann irgendeine Kombination der vorstehenden jeweiligen Bestimmungseinrichtungen einschließlich der Katalysatortemperatur wirksam verwendet werden. Das heißt, die Zugabemengensteuerungseinrichtung hat ein Steuerungsprogramm (Speichermengenbestimmungseinrichtung) zum Bestimmen, ob die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 zu dieser Zeit größer als das zulässige Niveau ist. Die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus ist nicht erfüllt (wird nicht mehr erfüllt), wenn durch das Programm während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus bestimmt wird, dass die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators 13 größer als das zulässige Niveau ist. Des Weiteren hat die Zugabemengensteuerungseinrichtung ein Steuerungsprogramm (Grenzspeicherbestimmungseinrichtung) zum Bestimmen, ob zu dieser Zeit NH₃ an dem SCR-Katalysator 13 gespeichert werden kann. Die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus ist nicht erfüllt (wird nicht mehr erfüllt) wenn durch das Programm während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus bestimmt wird, dass ein Speichern von NH₃ unmöglich ist. Dies ermöglicht ein geeigneteres Speichern von NH₃.
Die NO_x-Menge in dem Abgas kann nicht nur durch Schätzen von dem Maschinenbetriebszustand bestimmt werden, sondern auch beispielsweise durch den tatsächlich gemessenen Wert (Sensorausgabe) von einem NO_x-Sensor oder dergleichen. Des Weiteren kann beispielsweise die NO_x-Menge in dem Abgas auf der Basis des Zustands des Abgases (bspw. Abgastemperatur, die bspw. durch den Abgastemperatursensor oder dergleichen erfasst wird) oder von Komponenten geschätzt werden (bspw. eine Sauerstoffkonzentration, die durch einen Sauerstoffkonzentrationssensor oder dergleichen erfasst wird).
Die Art der zu reinigenden Abgaserzeugungsquelle oder des Systemaufbaus kann beliebig gemäß den verwendeten Bedingungen oder dergleichen geändert werden.
Wenn beispielsweise das Abgas von der Maschine für ein Fahrzeug ein zu reinigendes Ziel ist, kann die Erfindung nicht nur auf eine Kompressionszündungsdieselmaschine, sondern auch auf eine Funkenzündungsbenzinmaschine oder dergleichen angewendet werden. Da die Kompressionszündungsmaschine, wie die Dieselmaschine, die niedrige Abgastemperatur im Vergleich zu der in der Funkenzündungsmaschine hat, wird die Erfindung wirksam auf die Kompressionszündungsmaschine angewendet, wodurch das Reinigungsvermögen erhöht wird, wenn die Katalysatortemperatur niedrig ist. Die Erfindung kann auch auf eine Drehmaschine oder dergleichen angewendet werden, die anders als eine Kolbenmaschine ist. Des Weiteren kann die Erfindung auch auf eine Reinigung von Abgas von Quellen angewendet werden, die anders als das Fahrzug sind, d. h. beispielsweise auf eine Reinigung von Abgas von einem elektrischen Kraftwerk, von verschiedenen Fabriken oder dergleichen.
Andererseits kann der Systemaufbau in der folgenden Weise geändert sein. Wie beispielsweise in 1 gezeigt ist, wird das Additiv (Harnstoffwasser) zu dem Abgas an der stromaufwärtigen Seite mit Bezug auf den Katalysator 13 zugegeben, um das Additiv durch die Abgasströmung zu dem Katalysator 13 zu fördern, aber die Erfindung ist nicht darauf begrenzt. Alternativ kann das Additiv direkt zu dem Katalysator selbst zugegeben werden (bspw. eingespritzt werden). Wenn beispielsweise die Menge einer Emission von NH₃ in dem in 1 gezeigten Aufbau ausreichend verringert ist, kann der NH₃-Katalysator 15 von dem Aufbau weggelassen werden.
Wenn verschieden Modifikationen an den Aufbauten in den vorstehenden Ausführungsformen gemacht werden, werden die Details der verschiedenen Prozesse (Programme), die vorstehend beschrieben sind, bevorzugt auf die jeweiligen optimalen Formen gemäß dem tatsächlichen Aufbau geändert (Designänderung), falls dies notwendig ist.
Tatsächlich kommt die Hauptforderung nach der Erfindung von dem Harnstoff-SCR-System (Harnstoff-Selektivreduktions-System). Die Erfindung kann jedoch auch für andere Anwendungen verwendet werden, solange das Abgas an einem Katalysator gereinigt wird, der dasselbe Reinigungsmittel (NH₃) zum Reinigen derselben bestimmten Komponente, die von Interesse ist, verwendet.
In den vorstehend beschriebenen und modifizierten Beispielen wird angenommen, dass verschiedene Arten von Software (Programme) verwendet werden, aber Hardware, wie eine festgeschaltete Leitung, kann verwendet werden, um dieselbe Funktion zu erreichen.
Es ist zu verstehen, dass derartige Änderungen und Modifikation innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
In einer für ein Abgasemissionssteuerungssystem einer Maschine zu verwendenden Zugabemengensteuerungseinrichtung (40) für ein Abgasreinigungsmittel wird ein Modus auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi ausgeführt. Die Steuerungsmodi umfassen einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem eine Zugabemenge von NH₃ oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge mit dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein. Wenn eine Last an einer Abgabewelle der Maschine höher als ein zulässiges Niveau ist, wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-293739 A [0003, 0005]

Claims

Zugabemengensteuerungseinrichtung (40) für ein Abgasreinigungsmittel, wobei die Steuerungseinrichtung bei einem Abgasemissionssteuerungssystem zum Reinigen eines von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases angewendet ist, wobei das Abgasemissionssteuerungssystem einen Katalysator (13) zum Fördern einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich, der eine kritische Reaktionstemperatur als eine untere Grenze hat, und ein Zugabeventil (16) zum Zugeben eines NH₃(Ammoniak)-Additivs oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, zu dem Katalysator selbst oder dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Katalysator hat, wobei das Additiv angepasst ist, NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas durch die Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator zu reinigen, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung angepasst ist, eine Zugabemenge durch das Zugabeventil zu steuern, wobei der Katalysator Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur hat, wenn eine NH₃-Speichermenge erhöht wird, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfassen, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wobei die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn eine Last an einer Abgabewelle der Brennkraftmaschine höher als ein zulässiges Niveau ist.
Zugabemengensteuerungseinrichtung (40) für ein Abgasreinigungsmittel, wobei die Steuerungseinrichtung bei einem Abgasemissionssteuerungssystem zum Reinigen eines von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases angewendet ist, wobei das Abgasemissionssteuerungssystem einen Katalysator (13) zum Fördern einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich, der eine kritische Reaktionstemperatur als eine untere Grenze hat, und ein Zugabeventil (16) zum Zugeben eines NH₃(Ammoniak)-Additivs oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, zu dem Katalysator selbst oder dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Katalysator hat, wobei das Additiv angepasst ist, NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas durch die Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator zu reinigen, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung angepasst ist, eine Zugabemenge durch das Zugabeventil zu steuern, wobei der Katalysator Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur hat, wenn eine NH₃-Speichermenge erhöht wird, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfasst, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wobei die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn eine Drehzahl einer Abgabewelle der Brennkraftmaschine aus einem niedrigeren Zustand als ein zulässiges Niveau oder aus einem Verzögerungszustand beschleunigt wird.
Zugabemengensteuerungseinrichtung (40) für ein Abgasreinigungsmittel, wobei die Steuerungseinrichtung bei einem Abgasemissionssteuerungssystem zum Reinigen eines von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgas angewendet ist, wobei das Abgasemissionssteuerungssystem einen Katalysator (13) zum Fördern einer bestimmen Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich, der eine kritische Reaktionstemperatur als eine untere Grenze hat, und ein Zugabeventil (16) zum Zugeben eines NH₃(Ammoniak)-Additivs oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, zu dem Katalysator selbst oder dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Katalysator hat, wobei das Additiv angepasst ist, NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas durch die Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator zu reinigen, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung angepasst ist, eine Zugabemenge durch das Zugabeventil zu steuern, wobei der Katalysator Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur hat, wenn eine NH₃-Speichermenge erhöht wird, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfassen, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wobei die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn ein Schwankungsbetrag einer Drehzahl der Abgabewelle der Brennkraftmaschine größer als ein zulässiges Niveau ist.
Zugabemengensteuerungseinrichtung (40) für ein Abgasreinigungsmittel, wobei die Steuerungseinrichtung bei einem Abgasemissionssteuerungssystem zum Reinigen eines von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases angewendet ist, wobei das Abgasemissionssteuerungssystem einen Katalysator (13) zum Fördern einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich, der eine kritische Reaktionstemperatur als eine untere Grenze hat, und ein Zugabeventil (16) zum Zugeben eines NH₃(Ammoniak)-Additivs oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, zu dem Katalysator selbst oder dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Katalysator hat, wobei das Additiv angepasst ist, um NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas durch die Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator zu reinigen, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung angepasst ist, eine Zugabemenge durch das Zugabeventil zu steuern, wobei der Katalysator Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur hat, wenn eine NH₃-Speichermenge erhöht wird, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Modusauswahleinrichtung zum Auswählen eines Modus, der zu dieser Zeit auf der Basis einer Erfüllung einer Ausführungsbedingung für jeden Modus auszuführen ist, aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi, wobei die Steuerungsmodi einen Reinigungssteuerungsmodus, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil gemäß einem vorbestimmten Parameter bestimmt wird, der mit einer NO_x-Menge in dem Abgas verknüpft ist, und einen Speichersteuerungsmodus umfassen, in dem die Zugabemenge durch das Zugabeventil festgelegt ist, um größer als die in dem Reinigungssteuerungsmodus zu sein; und eine Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wobei die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus erfüllt ist, wenn ein Schwankungsbetrag einer Last an der Abgabewelle der Brennkraftmaschine größer als ein zulässiges Niveau ist.
Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren eine Katalysatortemperaturbestimmungseinrichtung zum Bestimmen aufweist, ob die Temperatur des Katalysators zu dieser Zeit niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, wobei die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht mehr erfüllt wird, wenn die Temperatur des Katalysators, die durch die Katalysatortemperaturbestimmungseinrichtung erfasst wird, während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus nicht niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.
Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren eine Speichermengenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen aufweist, ob eine NH₃-Speichermenge des Katalysators größer als eine vorbestimmte Menge ist, wobei die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht mehr erfüllt wird, wenn die NH₃-Speichermenge des Katalysators, die durch die Speichermengenbestimmungseinrichtung bestimmt wird, während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus größer als die vorbestimmte Menge ist.
Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren eine Grenzspeicherbestimmungseinrichtung zum Bestimmen aufweist, ob NH₃ in dem Katalysator gespeichert werden kann, wobei die Ausführungsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht mehr erfüllt wird, wenn die Grenzspeicherbestimmungseinrichtung während der Ausführung des Speichersteuerungsmodus bestimmt, dass NH₃ nicht gespeichert werden kann.
Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ausführungsbedingung des Reinigungsteuerungsmodus erfüllt ist, wenn die Ausführungsbedingung des Speichersteuerungsmodus nicht erfüllt ist, und wobei die Modusauswahleinrichtung angepasst ist, zwischen zwei Arten von Steuerungsmodi des Reinigungssteuerungsmodus und des Speichersteuerungsmodus gemäß einer Erfüllung oder einer Nichterfüllung der Ausführungsbedingung umzuschalten.
Zugabemengensteuerungseinrichtung (40) für ein Abgasreinigungsmittel, wobei die Steuerungseinrichtung bei einem Abgasemissionsteuerungssystem zum Reinigen eines von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases angewendet ist, wobei das Abgasemissionssteuerungssystem einen Katalysator (13) zum Fördern einer bestimmten Abgasreinigungsreaktion in einem Temperaturbereich, der eine kritische Reaktionstemperatur als eine untere Grenze hat, und ein Zugabeventil (16) zum Zugeben eines NH₃(Ammoniak)-Additivs oder eines Additivs, das als eine Erzeugungsquelle des NH₃ dient, zu dem Katalysator selbst oder dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Katalysator hat, wobei das Additiv angepasst ist, NO_x (Stickstoffoxide) in dem Abgas durch die Abgasreinigungsreaktion an dem Katalysator zu reinigen, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung angepasst ist, eine Zugabemenge durch das Zugabeventil zu steuern, wobei der Katalysator Eigenschaften des Speicherns von NH₃ und des Weiteren des Verringerns der kritischen Reaktionstemperatur hat, wenn eine NH₃-Speichermenge erhöht wird, wobei die Zugabemengensteuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Betriebsmodusbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Betriebsmodus der Brennkraftmaschine ein bestimmter Betriebsmodus ist, in dem eine Last an einer Abgabewelle der Brennkraftmaschine gesteuert wird, um erhöht zu werden, wenn der Katalysator eine niedrige Temperatur unterhalb der kritischen Reaktionstemperatur hat; und eine Festlegungseinrichtung zum Festlegen der Zugabemenge durch das Zugabeventil für die NH₃-Speicherung zu dem Katalysator, wenn durch die Betriebsmodusbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass der Betriebsmodus der bestimmte Betriebsmodus ist.
Zugabemengensteuerungseinrichtung für ein Abgasreinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Zugabeventil angepasst ist, um eine wässrige Harnstofflösung als das Additiv zu dem Abgas an einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf den Katalysator einzuspritzen und zuzugeben.
Abgasemissionssteuerungssystem mit: der Zugabemengensteuerungseinrichtung nach Anspruch 10; dem Katalysator und dem Zugabeventil; und einer Harnstoffwasserzufuhrvorrichtung zum Zuführen der wässrigen Harnstofflösung zu dem Zugabeventil.