DE102008043896B4

DE102008043896B4 - Abgassteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102008043896B4
Application number: DE102008043896.0A
Authority: DE
Inventors: Osamu Shimomura; Ataru Ichikawa
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: US8146348B2; US20090126350A1; JP2009127474A; DE102008043896A1; JP4445002B2

Abstract

Abgassteuervorrichtung zum Reduzieren von Stickoxid, das in einer Abgasluft einer Brennkraftmaschine (1) enthalten ist, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: ein Abgasrohr (2), das einen Durchgang für die Abgasluft definiert, die von der Maschine (1) ausgelassen wird; einen Katalysator (3), der in dem Abgasrohr (2) angeordnet ist, wobei der Katalysator (3) dazu im Stande ist, eine Reduktionsreaktion des Stickoxids in der Abgasluft zu fördern; eine Zufuhreinrichtung (5) zum Zuführen eines Additivmittels, welches für die Reduktionsreaktion verwendet wird, zu einer in einer Strömungsrichtung der Abgasluft stromaufwärtigen Seite des Katalysators (3); eine NOx-Erfassungseinrichtung (10) zum Erfassen des Stickoxids, das in der Abgasluft enthalten ist, die durch den Katalysator (3) getreten ist; eine Speichereinrichtung (8C) zum Speichern des Ergebnisses, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wurde; und eine Steuereinrichtung (8) zum Steuern der Zufuhreinrichtung (5), wobei die Steuereinrichtung (8) einen Verschlechterungszustand des Katalysators (3) basierend auf dem Ergebnis bestimmt, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wurde und in Übereinstimmung mit dem bestimmten Verschlechterungszustand eine Menge des Additivmittels reduziert, die durch die Zufuhreinrichtung (5) zugeführt wird, wobei das vorherig aufgezeichnete Ergebnis mit dem gegenwärtig aufgezeichneten Ergebnis verglichen wird, das in dem gleichen Betriebszustand wie das vorherig aufgezeichnete Ergebnis erfasst wurde, um den Verschlechterungszustand des Katalysators (3) zu bestimmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgassteuervorrichtung zum Reduzieren von Stickoxid, das in einer Abgasluft einer Brennkraftmaschine, wie beispielweise einer Dieselmaschine, enthalten ist, und die Erfindung wird wirksam bei Fahrzeugen angewandt.
Gemäß einer Abgassteuervorrichtung zum Reduzieren von Stickoxid (NOx), das in einer Abgasluft einer Brennkraftmaschine wie beispielweise einer Dieselmaschine enthalten ist, wird das Stockoxid gereinigt (reduziert), indem in einem Abgasrohr ein Katalysator vorgesehen wird, der eine Reduktionsreaktion fördert, und indem ein Additivmittel, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, in die Abgasluft eingespritzt wird, die in den Katalysator strömt (siehe beispielsweise JP 2003-293739 A ).
Genauer gesagt wird ein Harnstoff (CO(NH2)2), der in die Abgasluft eingesprüht wird, durch eine Abgaswärme hydrolysiert (CO(NH2)2 + H2O -> 2NH3 + CO2), um Ammoniak (NH3) zu erzeugen, welches ein Reduktionsmittel ist. Dann wird das Stickoxid durch eine Reaktion zwischen dem Stickoxid und dem Ammoniak durch den Katalysator reduziert.
Bei der vorstehend beschriebenen Abgassteuervorrichtung reagiert das Stickoxid in der Abgasluft durch den Katalysator mit dem Ammoniak, um in Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umgewandelt zu werden. Unterdessen, wenn sich der Katalysator verschlechtert, wird eine Reduktionsfähigkeit reduziert und wird das Stickoxid nicht vollkommen reduziert. Folglich wird ein überschüssiges Ammoniak (Reduktionsmittel) verursacht und dadurch wird der Verbrauch des überschüssigen Additivmittels erzeugt.
DE 199 03 439 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator. Vor dem Katalysator wird ein Reduktionsmittel zugeführt. Ausgehend von einer Lastgröße und wenigstens einer ersten Betriebskenngröße wird eine Größe vorgegeben, die die Menge an zugeführtem Reduktionsmittel bestimmt. Die Größe, die die Menge an zugeführtem Reduktionsmittel bestimmt, ist abhängig von wenigstens einer weiteren zweiten Betriebskenngröße korrigierbar.
Die vorliegende Erfindung richtet sich an die vorstehenden Nachteile. Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Verbrauch von zu viel Additivmittel in einer Abgassteuervorrichtung zu verhindern.
Um die Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist eine Abgassteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 zum Reduzieren von Stickoxid vorgesehen, das in einer Abgasluft von einer Brennkraftmaschine enthalten ist. Die Vorrichtung hat ein Abgasrohr, einen Katalysator, eine Zufuhreinrichtung, eine NOx-Erfassungseinrichtung und eine Steuereinrichtung. Das Abgasrohr definiert einen Durchgang für die Abgasluft, die von der Maschine abgegeben wird. Der Katalysator ist in dem Abgasrohr angeordnet. Der Katalysator ist dazu im Stande, die Reduktionsreaktion von Stickoxid in der Abgasluft zu fördern. Die Zufuhreinrichtung dient dem Zuführen eines Additivmittels, welches für die Reduktionsreaktion verwendet wird, zu einer in einer Strömungsrichtung der Abgasluft stromaufwärtigen Seite des Katalysators. Die NOx-Erfassungseinrichtung dient dem Erfassen von Stickoxid, das in der Abgasluft enthalten ist, welches den Katalysator durchlaufen hat. Die Steuereinrichtung dient dem Steuern der Zufuhreinrichtung. Die Steuereinrichtung bestimmt einen Verschlechterungszustand des Katalysators basierend auf einem Ergebnis, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung erfasst wurde, und reduziert eine Menge des Additivmittels, welches durch die Zufuhreinrichtung zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dem festgestellten Verschlechterungszustand.
Die Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser, wird am Besten aus der folgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Abgassteuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das charakteristische Verarbeitungen einer Abgassteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
3 ist ein Flussdiagramm, das charakteristische Verarbeitungen einer Abgassteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm, das charakteristische Verarbeitungen einer Abgassteuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das charakteristische Verarbeitungen einer Abgassteuervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Ausführungsbeispiele sind Anwendungen einer Abgassteuervorrichtung der Erfindung bei einem Harnstoff-SCR-System (einem System mit selektiver katalytischer Reduktion) einer Dieselmaschine für Fahrzeuge. Die Ausführungsbeispiele sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
(Aufbau der Abgassteuervorrichtung)
Wie es in 1 gezeigt ist, definiert ein Abgasrohr 2 einen Durchgang für Abgasluft, die von einer Dieselbrennkraftmaschine 1 abgegeben wird. Ein SCR-Katalysator 3 (nachstehend bezeichnet als Katalysator 3), der eine Reduktionsreaktion von Stickoxid in der Abgasluft fördert, und ein DPF (Dieselpartikelfilter) 4 zum Fangen von Feststoffen wie beispielsweise Ruß, das in einer Abgasluft enthalten ist, sind in dem Abgasrohr 2 vorgesehen. Der DPF 4 befindet sich auf einer in Abgasströmungsrichtung stromaufwärtigen Seite (Maschinenseite) des Katalysators 3.
Ein Zufuhrventil 5 ist eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen eines Additivmittels (wässrige Harnstofflösung in einem ersten Ausführungsbeispiel), das für eine Reduktionsreaktion verwendet wird, in das Abgasrohr 2 von einer in Strömungsrichtung von Abgasluft stromaufwärtigen Seite des Katalysators 3. Ein Additivmitteltank 6 ist eine Tankeinrichtung zum Speichern des dem Abgasrohr 2 zuzuführenden Additivmittels.
Eine Additivmittelpumpe 7 ist eine Pumpeinrichtung zum Pumpen des Additivmittels, das in dem Additivmitteltank 6 gespeichert ist, zu dem Zufuhrventil 5. Der Betrieb des Zufuhrventils 5 und der Additivmittelpumpe 7 wird durch eine elektronische Steuereinheit (nachstehend bezeichnet als ECU) 8 gesteuert.
Die ECU 8 ist ein weithin bekannter Mikrocomputer mit einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) 8A einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 8B, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 8C und dergleichen. Ein Programm zum Steuern des Zufuhrventils 5 und dergleichen ist in dem ROM 8C der ECU 8 gespeichert.
Das ROM 8C ist ein beschreibbarer nicht flüchtiger Halbleiterspeicher, wie beispielsweise ein Flash-Speicher. Deshalb speichert das ROM 8C eine Information und hält diese, selbst wenn eine elektrische Stromzufuhr von einer Batterie (nicht gezeigt) gestoppt wird.
Ein Abgastemperatursensor 9 ist eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur einer Abgasluft, die von der Brennkraftmaschine 1 ausgelassen wird. Ein NOx-Sensor 10 ist eine NOx-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Stickoxids, das in einer Abgasluft enthalten ist, die durch den Katalysator 3 getreten ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Abgaslufttemperatur in der Nähe des Einlasses des Katalysators 3 erfasst und wird das Stickoxid in der Nähe des Auslasses des Katalysators 3 erfasst.
Zusätzlich zu den Ausgabesignalen dieser zwei Sensoren 9, 10 werden Signale, die eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und eine Kraftstoffmenge, die der Maschine 1 zugeführt wird, anzeigen, von einer Maschinen-ECU 11 in die ECU 8 eingegeben, die die Brennkraftmaschine 1 steuert. Die ECU 8 steuert das Zufuhrventil 5 und dergleichen in Übereinstimmung mit diesen Signalen und dem vorstehend beschriebenen Programm.
Ein Erfassungssignal durch einen Drehsensor 12, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 erfasst, wird in die Maschinen-ECU 11 eingegeben. Des Weiteren steuert die Maschinen-ECU 11 Arbeitsprinzipien einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 13, welche Kraftstoff in die Maschine 1 einspritzt. Folglich berechnet die Maschinen-ECU 11 eine Kraftstoffmenge, die der Maschine 1 zugeführt wird, basierend auf ihrer Betriebssteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 13, um ein Signal zu der ECU 8 zu übertragen, welches die Kraftstoffzufuhrmenge angibt.
(Grundtätigkeiten der Abgassteuervorrichtung)
Die Abgassteuervorrichtung hydrolysiert (CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2) Harnstoff (CO(NH2)2), welches das in die Abgasluft eingespritzte Additivmittel ist, durch Verwenden einer Abgaswärme, um Ammoniak (NH3) zu erzeugen, welches ein Reduktionsmittel ist. Dann bewirkt die Abgassteuervorrichtung eine Reaktion zwischen dem Stickoxid und dem Ammoniak durch den Katalysator 3, um das Stickoxid zu reinigen (zu reduzieren).
(Charakteristische Tätigkeiten der Abgassteuervorrichtung)
Wie es in 2 gezeigt ist, wird die Steuerung der Abgassteuervorrichtung (des Zufuhrventils 5 und der Additivmittelpumpe 7) zu der gleichen Zeit wie ein Starten der Brennkraftmaschine 1 gestartet. Die Menge des zugeführten Additivmittels wird normalerweise basierend auf einer Abgasluftmenge, die von der Maschine 1 ausgelassen wird, der der Maschine 1 zugeführten Kraftstoffmenge und dergleichen gesteuert (nachstehend bezeichnet als Normalsteuerung).
Die in 2 dargestellte Steuerung (nachstehend bezeichnet als Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung) wird zu der gleichen Zeit wie die Normalsteuerung gestartet und wird unabhängig von der Normalsteuerung durchgeführt. Die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung wird derart durchgeführt, dass ein Verschlechterungszustand des Katalysators 3 basierend auf einem Erfassungsergebnis von dem NOx-Sensor 10 bestimmt wird und dass die Menge des zugeführten Additivmittels entsprechend dem bestimmten Verschlechterungszustand reduziert wird. Die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung wird unter Bezugnahme auf 2 detailliert beschrieben.
Wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung gestartet ist, wird zuerst bestimmt, ob zumindest eine Bedingung der folgenden drei Bedingungen erfüllt ist oder nicht (S1). Die drei Bedingungen sind die folgenden: ob die Drehzahl der Maschine 1 gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist; ob die Kraftstoffmenge, die der Maschine 1 zugeführt wird, gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge ist; und ob die Abgastemperatur gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Die vorbestimmte Drehzahl, die vorbestimmte Menge und die vorbestimmte Temperatur ändern sich entsprechend dem Hubraum oder den Ausführungen der Maschine 1.
Wenn bestimmt wird, dass zumindest eine Bedingung der vorstehenden drei Bedingungen erfüllt ist (S1: JA), wird das von dem NOx-Sensor 10 erhaltene Erfassungsergebnis in dem ROM 8C aufgezeichnet, wenn bestimmt ist, dass zumindest eine Bedingung der vorstehenden drei Bedingungen erfüllt ist (S2).
Wenn bestimmt wird, dass keine der vorstehenden drei Bedingungen erfüllt ist (S1: NEIN), wird die Verarbeitung S1 wiederholt durchgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (S5). Nachdem das Erfassungsergebnis von dem NOx-Sensor 10 in dem ROM 8C aufgezeichnet ist, werden das Erfassungsergebnis (nachstehend bezeichnet als ein voreingestellter aufgezeichneter Wert), das von dem NOx-Sensor 10 diesmal erhalten wird, und das Erfassungsergebnis (nachstehend bezeichnet als vorherig aufgezeichneter Wert), das durch den NOx-Sensor 10 das vorherige Mal erhalten wurde und bereits in dem ROM 8C gespeichert ist, verglichen. Dann wird bestimmt, ob der voreingestellte aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S3).
Wenn bestimmt wird, dass der voreingestellte aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S3: JA), nimmt das Stickoxid, welches nicht reduziert ist, zu. Folglich sieht die ECU 8 die Verschlechterung des Katalysators 3 als voranschreitend an und reduziert die Menge des Additivmittels, das zugeführt wird, um eine vorbestimmte Menge in der darauf folgenden Normalsteuerung (S4).
Außerdem ändert sich die vorstehende vorbestimmte Menge entsprechend den Ausführungen der Maschine 1 und des Katalysators 3 und wird ihr Optimalwert durch Ausprobieren durch Experimente bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass der voreingestellte aufgezeichnete Wert nicht größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S3: NEIN), oder nachdem die Menge des Additivmittels, das zugeführt wird, um die vorbestimmte Menge reduziert ist (S4), wird die Verarbeitung S1 wiederholt ausgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (S5).
(Eigenschaften einer Abgassteuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 basierend auf dem Erfassungsergebnis des NOx-Sensors 10 bestimmt und wird die Zufuhrmenge des Additivmittels in Übereinstimmung mit dem bestimmten Verschlechterungszustand reduziert. Folglich wird selbst dann, wenn sich der Katalysator 3 verschlechtert hat und seine Reduktionsfähigkeit reduziert ist, der Verbrauch von zu viel Additivmittel verhindert.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn zumindest eine Bedingung der drei Bedingungen, dass die Drehzahl der Maschine 1 gleich wie oder größer als die vorbestimmte Drehzahl ist; dass die Kraftstoffmenge, die der Maschine 1 zugeführt wird, gleich wie oder größer als die vorbestimmte Menge ist; und dass die Abgastemperatur gleich wie oder größer als die vorbestimmte Temperatur ist; erfüllt ist und dadurch die Maschine 1 als in einem kontinuierlichen Hochlastbetrieb befindlich angesehen wird, wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 bestimmt. Folglich wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 auf im Allgemeinen den gleichen Bedingungen bestimmt. Infolgedessen wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 genau bestimmt und deshalb wird die unzulässige Reduktion der Zufuhrmenge des Additivmittels verhindert.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht das Zufuhrventil 5 der „Zufuhreinrichtung“, entspricht der NOx-Sensor 10 der „NOx-Erfassungseinrichtung“ und entspricht die ECU 8 einer „Steuereinrichtung“.
Des Weiteren entspricht der Drehsensor 12 einer „Drehzahlerfassungseinrichtung“, bilden die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 13 und die Maschinen-ECU 11 eine „Zufuhrmengenerfassungseinrichtung“, entspricht das ROM 8C einer „Speichereinrichtung“ und entspricht der DPF 4 einem „Filter“.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 bestimmt, wenn die Maschine 1 als in einem kontinuierlichen Hochlastbetrieb befindlich angesehen wird. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 bestimmt, wenn die Maschine 1 als in einem Leerlaufbetrieb befindlich angesehen wird.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt. Die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung des zweiten Ausführungsbeispiels wird detailliert unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung gestartet ist, wird zuerst bestimmt, ob sich eine Brennkraftmaschine 1 in einem Leerlaufzustand befindet, d.h., ob eine Drehzahl der Maschine 1 gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist (S11). Die vorstehende vorbestimmte Drehzahl ändert sich entsprechend dem Hubraum oder den Ausführungen der Maschine 1.
Wenn bestimmt wird, dass sich die Maschine 1 in einem Leerlaufzustand befindet (S11: JA), wird ein Erfassungsergebnis, das durch einen NOx-Sensor 10 erhalten wird, wenn bestimmt ist, dass sich die Maschine 1 in einem Leerlaufzustand befindet, in einem ROM 8C aufgezeichnet (S12).
Wenn bestimmt wird, dass sich die Maschine 1 nicht in einem Leerlaufzustand befindet (S11: NEIN), wird die Verarbeitung S11 nochmals durchgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (S15). Nachdem das Erfassungsergebnis, das durch den NOx-Sensor 10 erhalten wurde, in dem ROM 8C aufgezeichnet wurde (S12), werden das Erfassungsergebnis (gegenwärtiger aufgezeichneter Wert), das durch den NOx-Sensor 10 zu dieser Zeit erhalten wird, und das Erfassungsergebnis (vorherig aufgezeichneter Wert), das durch den NOx-Sensor 10 das vorherige Mal erhalten wurde und bereits in dem ROM 8C aufgezeichnet wurde, verglichen und genauer gesagt wird bestimmt, ob der gegenwärtige aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S13).
Wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtige aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S13: JA), nimmt das Stickoxid zu, welches nicht reduziert ist. Folglich sieht eine ECU 8 die Verschlechterung des Katalysators 3 als voranschreitend an und reduziert eine Menge an zugeführtem Additivmittel um eine vorbestimmte Menge in der nachfolgenden Normalsteuerung (S14).
Wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtige aufgezeichnete Wert nicht größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S13: NEIN) oder nachdem die Menge des zugeführten Additivmittels um die vorbestimmte Menge reduziert ist (S14), wird die Verarbeitung S11 nochmals durchgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (S15).
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 bestimmt, wenn die Maschine 1 als in einem Leerlaufbetrieb befindlich angesehen wird. Deshalb wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 auf der Basis der im Allgemeinen gleichen Bedingungen bestimmt. Infolgedessen wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 genau bestimmt und deshalb wird die unzulässige Reduktion der Zufuhrmenge des Additivmittels verhindert.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 bestimmt, wenn die Maschine 1 als in einem kontinuierlichen Hochlastbereich befindlich angesehen wird. Bei einem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Verschlechterungszustand eines Katalysators 3 bestimmt, wenn ein DPF 4 regeneriert wird.
Die Regenerierung des DPF 4 bedeutet eine Oxidation (Entfernung durch Verbrennen) von Ruß oder dergleichen, welches durch den DPF 4 gefangen ist, indem der DPF 4 erhitzt wird. Die Regenerierung des DPF 4 wird normalerweise ausgeführt, wenn sich eine Brennkraftmaschine 1 in Betrieb befindet.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung des dritten Ausführungsbeispiels darstellt. Die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung des dritten Ausführungsbeispiels wird detailliert unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung gestartet ist, wird zuerst bestimmt, ob der DPF 4 regeneriert wird (S21). Wenn bestimmt wird, dass der DPF 4 regeneriert wird (S21: JA), wird ein durch einen NOx-Sensor 10 zu dieser Zeit erhaltenes Erfassungsergebnis in einem ROM 8C aufgezeichnet (S22). Wenn bestimmt wird, dass der DPF 4 nicht regeneriert wird (S21: NEIN), wird die Verarbeitung S21 wieder ausgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (S25). Nachdem das durch den NOx-Sensor 10 erhaltene Erfassungsergebnis in das ROM 8C aufgezeichnet wurde (S22) werden das Erfassungsergebnis (gegenwärtiger aufgezeichneter Wert), das durch den NOx-Sensor 10 diesmal erhalten wurde, und das Erfassungsergebnis (vorherig aufgezeichneter Wert), das durch den NOx-Sensor das vorherige Mal erhalten wurde und bereits in dem ROM 8C aufgezeichnet wurde, verglichen und genauer gesagt, wird bestimmt, ob der gegenwärtige aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S23).
Wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtig aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S23: JA), nimmt das Stickoxid zu, welches nicht reduziert ist. Folglich sieht eine ECU 8 die Verschlechterung des Katalysators 3 als voranschreitend an und reduziert in der nachfolgenden Normalsteuerung eine Menge eines zugeführten Additivmittels um eine vorbestimmte Menge (S24).
Wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtig aufgezeichnete Wert nicht größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S23: NEIN) oder nachdem die Menge des zugeführten Additivmittels um die vorbestimmte Menge reduziert ist (S24), wird die Verarbeitung S21 nochmals durchgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (S25).
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 bestimmt, während der DPF 4 regeneriert wird. Daher wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 im Allgemeinen unter den gleichen Bedingungen bestimmt. Infolgedessen wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 genau bestimmt und deshalb wird die übertriebene Reduktion der Zufuhrmenge des Additivmittels verhindert.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 bestimmt, wenn die Maschine 1 als in einem kontinuierlichen Hochlastbetrieb befindlich angesehen wird. Bei einem vierten Ausführungsbeispiel werden Erfassungsergebnisse eines NOx-Sensors 10 bei regelmäßigen Zeitabständen gemittelt und werden das gemittelte Erfassungsergebnis und ein Erfassungsergebnis, das bereits aufgezeichnet wurde, verglichen, um einen Verschlechterungszustand eines Katalysators 3 zu bestimmen.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung des vierten Ausführungsbeispiels darstellt. Die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung des vierten Ausführungsbeispiels wird detailliert unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wenn die Katalysatorverschlechterungsbestimmungssteuerung gestartet ist wird zuerst ein Erfassungswert durch den NOx-Sensor 10 im Allgemeinen fortlaufend konstant in einem ROM 8C aufgezeichnet (S31). Dann wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit seit einem Vergleich mit einem vorherig aufgezeichneten Wert vergangen ist (S32).
Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit nicht vergangen ist (S32: NEIN), wird die Verarbeitung S32 wieder durchgeführt. Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit vergangen ist (S32: JA), werden die bei S31 aufgezeichneten Erfassungsergebnisse gemittelt und dann wird das gemittelte Erfassungsergebnis in dem ROM 8C aufgezeichnet (S33). Bei dem vierten Ausführungsbeispiel entspricht die Verarbeitung S33 einer „Mittelungseinrichtung“.
Wenn das gemittelte Erfassungsergebnis des NOx-Sensors 10 in dem ROM 8C aufgezeichnet ist (S33), werden das Erfassungsergebnis (gegenwärtiger aufgezeichneter Wert), das diesmal gemittelt wurde, und das Erfassungsergebnis (vorherig aufgezeichneter Wert), das das vorherige Mal gemittelt wurde und bereits in dem ROM 8C aufgezeichnet ist, verglichen. Genauer gesagt wird bestimmt, ob der gegenwärtig aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S34).
Wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtig aufgezeichnete Wert größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S34: JA), nimmt das Stickoxid zu, welches nicht reduziert ist. Folglich sieht eine ECU 8 die Verschlechterung des Katalysators 3 als voranschreitend an und reduziert in der nachfolgenden Normalsteuerung eine Menge eines zugeführten Additivmittels um eine vorbestimmte Menge (S35).
Wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtig aufgezeichnete Wert nicht größer als der vorherig aufgezeichnete Wert ist (S34: NEIN) oder nachdem die Menge des zugeführten Additivmittels um die vorbestimmte Menge reduziert ist (S35), wird die Verarbeitung S32 wiederholt durchgeführt.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 durch Verwenden des Erfassungsergebnisses bestimmt, welches eine Veränderung eines Betriebszustands der Maschine 1 integriert hat. Folglich wird der Verschlechterungszustand des Katalysators 3 genau bestimmt und wird die übermäßige Reduktion der Zufuhrmenge des Additivmittels verhindert.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird Harnstoff als Additivmittel verwendet. Jedoch ist die Erfindung nicht auf das Vorstehende beschränkt. Das heißt, ein anderes Reduktionsmittel als Ammoniak oder ein Additivmittel, das dieses Reduktionsmittel erzeugt, kann verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können zumindest zwei Ausführungsbeispiele von den Ausführungsbeispielen eins bis vier kombiniert werden.
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen werden Fachleuten leicht auffallen. Die Erfindung in ihren breiteren Formulierungen ist deshalb nicht auf die bestimmten Details, das repräsentative Gerät und darstellende Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.
Eine Abgassteuervorrichtung reduziert Stickoxid in einer Abgasluft von einer Maschine (1). Die Vorrichtung hat ein Abgasrohr (2), einen Katalysator (3), eine Zufuhrvorrichtung (5), eine NOx-Erfassungsvorrichtung (10) und eine Steuervorrichtung (8). Das Rohr definiert einen Durchgang für die Abgasluft. Der Katalysator ist in dem Rohr angeordnet und förderte eine Reduktionsreaktion des Stickoxids. Die Zufuhrvorrichtung führt zu einer in der Abgasluftströmungsrichtung stromaufwärtigen Seite des Katalysators ein Additivmittel zu, welches für die Reaktion verwendet wird. Die Erfassungsvorrichtung erfasst das Stickoxid, das in der Abgasluft enthalten ist, die durch den Katalysator getreten ist. Die Steuervorrichtung steuert die Zufuhrvorrichtung. Die Steuervorrichtung bestimmt einen Verschlechterungszustand des Katalysators basierend auf einem Ergebnis, das durch die Erfassungsvorrichtung erfasst wurde, und reduziert eine Menge des Additivmittels, das zugeführt wird, entsprechend dem bestimmten Verschlechterungszustand.

Claims

Abgassteuervorrichtung zum Reduzieren von Stickoxid, das in einer Abgasluft einer Brennkraftmaschine (1) enthalten ist, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: ein Abgasrohr (2), das einen Durchgang für die Abgasluft definiert, die von der Maschine (1) ausgelassen wird; einen Katalysator (3), der in dem Abgasrohr (2) angeordnet ist, wobei der Katalysator (3) dazu im Stande ist, eine Reduktionsreaktion des Stickoxids in der Abgasluft zu fördern; eine Zufuhreinrichtung (5) zum Zuführen eines Additivmittels, welches für die Reduktionsreaktion verwendet wird, zu einer in einer Strömungsrichtung der Abgasluft stromaufwärtigen Seite des Katalysators (3); eine NOx-Erfassungseinrichtung (10) zum Erfassen des Stickoxids, das in der Abgasluft enthalten ist, die durch den Katalysator (3) getreten ist; eine Speichereinrichtung (8C) zum Speichern des Ergebnisses, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wurde; und eine Steuereinrichtung (8) zum Steuern der Zufuhreinrichtung (5), wobei die Steuereinrichtung (8) einen Verschlechterungszustand des Katalysators (3) basierend auf dem Ergebnis bestimmt, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wurde und in Übereinstimmung mit dem bestimmten Verschlechterungszustand eine Menge des Additivmittels reduziert, die durch die Zufuhreinrichtung (5) zugeführt wird, wobei das vorherig aufgezeichnete Ergebnis mit dem gegenwärtig aufgezeichneten Ergebnis verglichen wird, das in dem gleichen Betriebszustand wie das vorherig aufgezeichnete Ergebnis erfasst wurde, um den Verschlechterungszustand des Katalysators (3) zu bestimmen.
Abgassteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: eine Drehzahlerfassungseinrichtung (12) zum Erfassen einer Drehzahl der Maschine (1); eine Zufuhrmengenerfassungseinrichtung (11, 13) zum Erfassen einer Menge an Kraftstoff, die der Maschine (1) zugeführt wird; und eine Temperaturerfassungseinrichtung (9) zum Erfassen einer Temperatur der Abgasluft, die von der Maschine (1) ausgelassen wird; wobei: die Steuereinrichtung (8) die Speichereinrichtung (8C) dazu veranlasst, das Ergebnis zu speichern, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wird, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist und folglich die Maschine (1) als in einem kontinuierlichen Hochlastbetrieb befindlich angesehen wird; die Drehzahl der Maschine (1) ist gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Drehzahl; die der Maschine (1) zugeführte Kraftstoffmenge ist gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge; und die Temperatur der Abgasluft ist gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Temperatur; und die Steuereinrichtung (8) bestimmt den Verschlechterungszustand des Katalysators (3) derart, dass sie das Ergebnis, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wird, wenn die Maschine (1) als in einem kontinuierlichen Hochlastbetrieb befindlich angesehen wird, mit dem Ergebnis vergleicht, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wurde und bereits in der Speichereinrichtung (8C) gespeichert wurde.
Abgassteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: eine Drehzahlerfassungseinrichtung (12) zum Erfassen einer Drehzahl der Maschine (1); wobei: die Steuereinrichtung (8) die Speichereinrichtung (8C) dazu veranlasst, das Ergebnis zu speichern, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wird, wenn die Drehzahl der Maschine (1) gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist und folglich die Maschine (1) als in einem Leerlaufbetrieb befindlich angesehen wird; und die Steuereinrichtung (8) den Verschlechterungszustand des Katalysators (3) derart bestimmt, dass sie das Ergebnis, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wird, wenn die Maschine (1) als in einem Leerlaufbetrieb befindlich angesehen wird, mit dem Ergebnis vergleicht, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wurde und bereits in der Speichereinrichtung (8C) gespeichert ist.
Abgassteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: einen Filter (4), der auf einer stromaufwärtigen Seite des Katalysators (3) in der Strömungsrichtung der Abgasluft angeordnet ist und aufgebaut ist, um Partikel in der Abgasluft zu fangen; wobei: die Steuereinrichtung (8) die Speichereinrichtung (8C) dazu veranlasst, das Ergebnis zu speichern, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wird, während der Filter (4) durch Erhitzen des Filters (4) regeneriert wird; die Steuereinrichtung (8) den Verschlechterungszustand des Katalysators (3) derart bestimmt, dass sie das Ergebnis, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wird, während der Filter (4) regeneriert wird, mit dem Ergebnis vergleicht, das durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erfasst wurde und bereits in der Speichereinrichtung (8C) gespeichert ist.
Abgassteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: eine Mittelungseinrichtung (S33) zum Mitteln einer Vielzahl von Erfassungsergebnissen, die durch die NOx-Erfassungseinrichtung (10) erhalten werden, um ein gemitteltes Erfassungsergebnis auszugeben; und eine Speichereinrichtung (8C) zum Speichern des gemittelten Erfassungsergebnisses, das durch die Mittelungseinrichtung (S33) erhalten wurde, wobei dann, wenn das gemittelte Erfassungsergebnis durch die Mittelungseinrichtung (S33) ausgegeben wird, die Steuereinrichtung (8) den Verschlechterungszustand des Katalysators (3) derart bestimmt, dass sie das gemittelte Erfassungsergebnis, das ausgegeben wird, mit dem gemittelten Erfassungsergebnis vergleicht, das bereits in der Speichereinrichtung (8C) gespeichert ist.