DE102008055750B4 - Exhaust gas purification device for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Wenn die Menge an Schwefelkomponenten, die in einem NOx-Katalysator belassen werden, groß ist, wird eine Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt, bei der die Katalysatorbetttemperatur mehr als bei der regulären Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erhöht wird, wodurch Schwefelkomponenten effektiver von dem NOx-Katalysator entfernt werden und dadurch die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, verringert wird. Somit verringert die Ausführung der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, während eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur vermieden wird, wodurch eine Erhöhung der NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine, die durch die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, verursacht wird, unterdrückt wird.When the amount of sulfur components left in a NOx catalyst is large, high-temperature sulfur poisoning recovery control is performed in which the catalyst bed temperature is raised more than the regular sulfur poisoning recovery control, thereby more effectively removing sulfur components from the NOx catalyst and thereby reducing the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst is reduced. Thus, performing the high temperature sulfur poisoning recovery control reduces the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst while avoiding excessively increasing the catalyst bed temperature, thereby increasing the NOx emissions from the engine caused by the sulfur components present in the NOx catalyst remain, is caused, is suppressed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
Als eine Abgasreinigungsvorrichtung wird oftmals ein katalytischer Umwandler, der eine Adsorptions-Reduktions-NOx-Katalyse zum Entfernen von Stickstoffoxiden (NOx) aus einem Abgas in dem Abgassystem einer Brennkraftmaschine aufweist, vorgesehen, der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug montiert ist.As an exhaust gas purifying apparatus, there is often provided a catalytic converter having adsorption-reduction NOx catalysis for removing nitrogen oxides (NOx) from an exhaust gas in the exhaust system of an internal combustion engine mounted in, for example, a motor vehicle.
In einer derartigen Abgasreinigungsvorrichtung verringert sich die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators, wenn sich die Menge an Schwefelkomponenten (beispielsweise Schwefeloxide), die in dem NOx-Katalysator adsorbiert werden, vergrößert. Wenn daher eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung verwendet wird, wird typischerweise eine Schwefelvergiftungsmenge S, die die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator adsorbiert (gespeichert) sind, darstellt, bestimmt, und wenn die bestimmte Schwefelvergiftungsmenge S gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, wird eine Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung zum Entfernen von Schwefelkomponenten aus dem NOx-Katalysator durchgeführt, um die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators, die sich aufgrund der darin adsorbierten Schwefelkomponenten verringert hat, wiederherzustellen, wie es in den Paragraphen [0003], [0033] und [0037] der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Gemäß der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung wird die Schwefelvergiftungsmenge auf der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine, etc. geschätzt. Insbesondere wird, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung nicht durchgeführt wird, die Schwefelvergiftungsmenge auf der Grundlage der Kraftstoffmenge, die seit dem Ende der letzten Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verbraucht wurde, usw. berechnet. Andererseits wird, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung durchgeführt wird, die Schwefelvergiftungsmenge durch Schätzen der Menge an Schwefelkomponenten, die von dem NOx-Katalysator durch die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung entfernt wurden, berechnet.According to the above-described exhaust gas purification device, the sulfur poisoning amount is estimated on the basis of the operating state of the internal combustion engine, etc. Specifically, when the sulfur poisoning recovery control is not performed, the sulfur poisoning amount is calculated on the basis of the amount of fuel consumed since the end of the last sulfur poisoning recovery control, and so on. On the other hand, when the sulfur poisoning recovery control is performed, the sulfur poisoning amount is calculated by estimating the amount of sulfur components removed from the NOx catalyst by the sulfur poisoning recovery control.
Wie es oben erwähnt ist, wird während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung die Schwefelvergiftungsmenge des NOx-Katalysators durch Schätzen der Menge an Schwefelkomponenten, die von dem NOx-Katalysator während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung entfernt wurden, berechnet. Die geschätzte Menge der entfernten Schwefelkomponenten kann jedoch in einigen Fällen von der tatsächlichen Menge abweichen, da einige Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator nicht entfernt werden und darin verbleiben.As mentioned above, during the sulfur poisoning recovery control, the sulfur poisoning amount of the NOx catalyst is calculated by estimating the amount of sulfur components removed from the NOx catalyst during the sulfur poisoning recovery control. However, the estimated amount of the removed sulfur components may differ from the actual amount in some cases because some sulfur components are not removed from the NOx catalyst and remain therein.
Wenn ein theoretischer Wert für die entfernte Menge an Schwefelkomponenten verwendet wird, d. h., wenn die Menge geschätzt anstatt tatsächlich erfasst wird, weicht diese von der Menge an Schwefelkomponenten, die tatsächlich von dem NOx-Katalysator entfernt wurde, um die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, ab. Der Grund, warum einige Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator verbleiben, ist, dass sich die Katalysatorbetttemperatur an einigen Abschnitten des katalytischen Umwandlers wie z. B. dem stromaufseitigen Ende nicht groß erhöht. D. h. es wird angenommen, dass die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator adsorbiert sind, an derartigen Abschnitten des katalytischen Umwandlers schwer zu entfernen sind, und zwar sogar dann, wenn der NOx-Katalysator aufgeheizt wird und eine kraftstoffreiche Verbrennungsatmosphäre um den NOx-Katalysator in der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erzeugt wird.If a theoretical value is used for the removed amount of sulfur components, i. that is, if the amount is estimated rather than actually detected, it deviates from the amount of sulfur components actually removed from the NOx catalyst by the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst. The reason why some sulfur components remain in the NOx catalyst is that the catalyst bed temperature increases at some portions of the catalytic converter, such as the catalytic converter. B. the upstream end is not greatly increased. Ie. it is believed that the sulfur components adsorbed in the NOx catalyst are difficult to remove at such portions of the catalytic converter, even when the NOx catalyst is heated and a fuel-rich combustion atmosphere around the NOx catalyst in sulfur poisoning recovery control is generated.
Als solches können einige Schwefelkomponenten durch das Schwefelvergiftungswiederherstellungsverfahren nicht von dem NOx-Katalysator entfernt werden, und sie verbleiben daher in dem NOx-Katalysator, d. h. es sind Restschwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator vorhanden. Aus diesem Grund wird in einem Fall, in dem die Schwefelvergiftungsmenge geschätzt wird, ohne die Menge an Schwefelkomponenten, die von dem NOx-Katalysator nicht entfernt wurden, zu berücksichtigen, die geschätzte Schwefelvergiftungsmenge kleiner als die tatsächliche Schwefelvergiftungsmenge.As such, some sulfur components can not be removed from the NOx catalyst by the sulfur poisoning recovery process, and therefore they remain in the NOx catalyst, i. H. residual sulfur components are present in the NOx catalyst. For this reason, in a case where the sulfur poisoning amount is estimated without considering the amount of sulfur components not removed from the NOx catalyst, the estimated sulfur poisoning amount becomes smaller than the actual sulfur poisoning amount.
Demzufolge hat sich, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung als Reaktion darauf, dass die geschätzte Schwefelvergiftungsmenge 0 erreicht, beendet wird, die tatsächliche Schwefelvergiftungsmenge noch nicht auf 0 verringert, d. h. es sind weiterhin einige Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator vorhanden. Wenn der NOx-Katalysator weiter verwendet wird, erhöht sich die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, und daher vergrößert sich die Abweichung der geschätzten Schwefelvergiftungsmenge S von ihrem tatsächlichen Wert, d. h. die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator am Ende der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verbleiben, vergrößert sich. As a result, when the sulfur poisoning recovery control is terminated in response to the estimated sulfur poisoning amount reaches 0, the actual sulfur poisoning amount has not yet been reduced to zero, that is, some sulfur components are still present in the NOx catalyst. Further, when the NOx catalyst is used, the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst increases, and therefore, the deviation of the estimated sulfur poisoning amount S from its actual value, that is, the amount of sulfur components contained in the NOx catalyst increases. Catalyst remain at the end of the sulfur poisoning recovery control increases.
Insbesondere ist in den folgenden Fällen (1) bis (3) die Abweichung der geschätzten Schwefelvergiftungsmenge von ihrem tatsächlichen Wert signifkant groß, d. h. die geschätzte Schwefelvergiftungsmenge ist signifikant größer als ihr tatsächlicher Wert.
- (1) Wenn ein Fahrer ein Kraftfahrzeug nur während einer kurzen Zeitdauer fährt, erhöht sich die Temperatur des Abgases von der Brennkraftmaschine nicht stark, und daher besteht die Tendenz, dass die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators niedrig bleibt. Daher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird, relativ gering, und sogar wenn sie ausgeführt wird, kann sich die Katalysatorbetttemperatur in der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung nicht stark erhöhen. Als Ergebnis verringert sich die Rate der Entfernung der Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator, und es verbleibt eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator.
- (2) Wenn ein Fahrer die Gewohnheit hat, das Kraftfahrzeug derart zu fahren, dass eine große Menge an Kraftstoff verbraucht wird, wie z. B. ein schnelles Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, ist die Menge an Schwefelkomponenten, die in den NOx-Katalysator eintreten, wenn Kraftstoff verbraucht wird, groß, und daher ist die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleibt, groß.
- (3) Wenn die Schwefelkonzentration des verwendeten Kraftstoffes größer als ein Standardwert ist, besteht die Tendenz, dass eine große Menge an Schwefelkomponenten in den NOx-Katalysator im Vergleich dazu eindringt, wenn Kraftstoff verwendet wird, der eine Standardkraftstoffkonzentration aufweist. Es wird eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator adsorbiert, und daher verbleibt eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator.
- (1) When a driver drives a motor vehicle only for a short period of time, the temperature of the exhaust gas from the internal combustion engine does not increase greatly, and therefore, the catalyst bed temperature of the NOx catalyst tends to be low. Therefore, the probability that the sulfur poisoning recovery control is carried out is relatively small, and even when it is carried out, the catalyst bed temperature in the sulfur poisoning recovery control can not increase much. As a result, the rate of removal of the sulfur components from the NOx catalyst decreases, and a larger amount of sulfur components remain in the NOx catalyst.
- (2) When a driver has a habit of driving the vehicle so that a large amount of fuel is consumed, such as fuel. For example, a quick acceleration of the motor vehicle, the amount of sulfur components entering the NOx catalyst when fuel is consumed is large, and therefore, the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst is large.
- (3) When the sulfur concentration of the fuel used is larger than a standard value, a large amount of sulfur components tend to enter into the NOx catalyst as compared with using fuel having a standard fuel concentration. A larger amount of sulfur components are adsorbed in the NOx catalyst, and therefore, a larger amount of sulfur components remain in the NOx catalyst.
Wie es oben beschrieben ist, bleibt in einem Zustand, in dem eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator als in einem normalen Zustand verbleibt, d. h. in dem die tatsächliche Schwefelvergiftungsmenge größer als die geschätzte Menge wird, die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators aufgrund der Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, sogar nach dem Ende der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung niedrig, was zu einer Erhöhung der NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine führt. Dieses Problem kann jedoch dadurch gelöst werden, dass ein effektiveres Entfernen von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator durch weiteres Erhöhen der Katalysatorbetttemperatur für die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ermöglicht wird. Somit kann bewirkt werden, dass die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleibt, geringer ist, mit anderen Worten, es kann bewirkt werden, dass der geschätzte Wert der Schwefelvergiftungsmenge näher bei der tatsächlichen Schwefelvergiftungsmenge liegt. Wenn jedoch die Katalysatorbetttemperatur für die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung weiter erhöht wird, kann die Temperatur zu hoch werden, so dass eine Wärmeschädigung bewirkt wird, die oftmals zu einer Erhöhung der NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine führt.As described above, in a state where a larger amount of sulfur components remain in the NOx catalyst than in a normal state, that is, in a normal state, that is. H. in which the actual sulfur poisoning amount becomes larger than the estimated amount, the NOx storage capacity of the NOx catalyst becomes low due to the sulfur components remaining in the NOx catalyst even after the end of the sulfur poisoning recovery control, resulting in an increase in NOx emissions from the NOx catalyst Internal combustion engine leads. However, this problem can be solved by enabling more effective removal of sulfur components from the NOx catalyst by further increasing the catalyst bed temperature for sulfur poisoning recovery control. Thus, the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst can be made to be smaller, in other words, the estimated amount of sulfur poisoning amount can be made to be closer to the actual sulfur poisoning amount. However, if the catalyst bed temperature for sulfur poisoning recovery control is further increased, the temperature may become too high to cause heat damage, which often results in an increase in NOx emissions from the engine.
Die
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, verringert, während eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators vermieden wird, wodurch eine Erhöhung der NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine, die durch die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, verursacht werden kann, unterdrückt wird.It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine which reduces the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst while avoiding excessively increasing the catalyst bed temperature of the NOx catalyst, thereby increasing NOx Emissions from the internal combustion engine, which can be caused by the sulfur components that remain in the NOx catalyst, is suppressed.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet. The object is achieved with the features of the independent claims. The dependent claims are directed to preferred embodiments of the invention.
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die einen Adsorptions-Reduktions-NOx-Katalysator, der in einem Abgassystem der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und eine Schätzeinrichtung zum Schätzen einer Schwefelvergiftungsmenge, die die Menge an Schwefelkomponenten darstellt, die in dem NOx-Katalysator adsorbiert sind, aufweist, wobei, wenn die Schwefelvergiftungsmenge gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator durch Ausführen einer Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung entfernt werden, bei der eine Katalysatorbetttemperatur durch Zuführen von unverbrannten Kraftstoffkomponenten zu dem NOx-Katalysator bis zu einer Sollkatalysatorbetttemperatur erhöht wird, während eine Atmosphäre um den NOx-Katalysator in einen Zustand für eine kraftstoffreiche Verbrennung gebracht wird, und wobei die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung beendet wird, wenn die Schwefelvergiftungsmenge kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, der kleiner als der Schwellenwert ist. Diese Abgasreinigungsvorrichtung weist auf: eine Anhäufungs- bzw. Kumulationswertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Hochtemperaturzeitkumulationswerts als einen Wert, der den Grad der Wärmeschädigung des NOx-Katalysators angibt und der eine Anhäufungs- bzw. Kumulationslänge der Zeit ist, während der die Temperatur des NOx-Katalysators größer als eine vorbestimmte Temperatur ist; eine Standardwertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Standardwerts des Hochtemperaturzeitkumulationswerts, der einer derzeitigen Gesamtbetriebszeit der Brennkraftmaschine entspricht, auf der Grundlage einer Gesamtmaschinenbetriebszeit, die die derzeitige Gesamtbetriebszeit der Brennkraftmaschine angibt; und eine Steuereinrichtung zum Ausführen einer Hochtemperaturvergiftungswiederherstellungssteuerung, bei der die Katalysatorbetttemperatur bis zu einer Sollkatalysatorbetttemperatur erhöht wird, die oberhalb der Sollkatalysatorbetttemperatur gemäß der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung liegt, wenn der Hochtemperaturzeitkumulationswert, der von der Kumulationswertberechnungseinrichtung berechnet wird, gleich oder kleiner als der Standardwert ist, der von der Standardwertberechnungseinrichtung berechnet wird.The first aspect of the invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, which includes an adsorption-reduction NOx catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine and an estimator for estimating a sulfur poisoning amount representing the amount of sulfur components contained in the NOx When the sulfur poisoning amount is equal to or greater than a threshold value, sulfur components are removed from the NOx catalyst by performing sulfur poisoning recovery control in which a catalyst bed temperature is increased by supplying unburned fuel components to the NOx catalyst Target catalyst bed temperature is increased while an atmosphere around the NOx catalyst is brought into a state of fuel-rich combustion, and the sulfur poisoning recovery control is terminated when the sulfur vac amount of seizure becomes smaller than a predetermined value which is smaller than the threshold value. This exhaust gas purification apparatus includes: a cumulative value calculation means for calculating a high-temperature time cumulative value as a value indicative of the degree of heat deterioration of the NOx catalyst and which is a cumulative length of time during which the temperature of the NOx catalyst is larger is a predetermined temperature; default value calculating means for calculating a standard value of the high-temperature time cumulative value corresponding to a current total operating time of the internal combustion engine on the basis of a total engine operating time indicating the current total operating time of the internal combustion engine; and a controller for executing a high-temperature poisoning recovery control in which the catalyst bed temperature is raised to a target catalyst bed temperature that is above the target catalyst bed temperature according to the sulfur poisoning recovery control when the high-temperature time cumulative value calculated by the cumulative value calculator is equal to or smaller than the standard value determined by Default value calculation device is calculated.
In dem Fall, in dem ein Fahrer ein Kraftfahrzeug nur während einer kurzen Zeitdauer fährt, erhöht sich die Temperatur des Abgases von der Brennkraftmaschine nicht stark, und daher besteht die Tendenz, dass die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators niedrig bleibt. Daher ist in einem derartigen Fall die Wahrscheinlichkeit, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird, relativ niedrig, und sogar dann, wenn diese ausgeführt wird, ist es relativ schwierig, die Katalysatorbetttemperatur während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung zu erhöhen. Als Ergebnis verringert sich die Rate der Entfernung von Schwefelkomponenten, die von dem NOx-Katalysator entfernt werden, wodurch eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator belassen wird. Insbesondere ist in einem Fall, in dem Kraftstoff, der eine größere Schwefelkonzentration als eine Standardschwefelkonzentration aufweist, verwendet wird, die Menge an Schwefelkomponenten, die in den NOx-Katalysator eintritt, größer als wenn Kraftstoff, der die Standardschwefelkonzentration aufweist, verwendet wird, und daher wird eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator adsorbiert, und somit wird eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator belassen.In the case where a driver drives a motor vehicle only for a short period of time, the temperature of the exhaust gas from the internal combustion engine does not increase greatly, and therefore, the catalyst bed temperature of the NOx catalyst tends to be low. Therefore, in such a case, the probability that the sulfur poisoning recovery control is carried out is relatively low, and even if it is carried out, it is relatively difficult to increase the catalyst bed temperature during the sulfur poisoning recovery control. As a result, the rate of removal of sulfur components removed from the NOx catalyst decreases, leaving a larger amount of sulfur components in the NOx catalyst. In particular, in a case where fuel having a sulfur concentration larger than a standard sulfur concentration is used, the amount of sulfur components entering the NOx catalyst is larger than when fuel having the standard sulfur concentration is used, and therefore For example, a larger amount of sulfur components is adsorbed in the NOx catalyst, and thus a larger amount of sulfur components is left in the NOx catalyst.
Als solches besteht in einem Fall, in dem das Kraftfahrzeug häufig nur während einer kurzen Zeitdauer gefahren wird, die Tendenz, dass die Erhöhung des Hochtemperaturzeitkumulationswerts, der ein Kumulationswert der Zeit ist, während der die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators hoch ist, gering bleibt, und daher ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Hochtemperaturzeitkumulationswert gleich oder kleiner als der Standardwert wird, relativ hoch. Als solches können durch Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung, wenn der Hochtemperaturzeitkumulationswert gleich oder kleiner als der Standardwert wird, Schwefelkomponenten auf effiziente Weise von dem NOx-Katalysator entfernt werden, und somit kann die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen wird, effizient verringert werden. Als solches ist die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in der Lage, die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, zu verringern, während eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators vermieden wird, wodurch eine Erhöhung der NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine, die durch die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verursacht werden kann, unterdrückt wird.As such, in a case where the motor vehicle is often run only for a short period of time, there is a tendency that the increase in the high-temperature time cumulative value, which is a cumulative value of the time during which the catalyst bed temperature of the NOx catalyst is high, is low; and therefore, the probability that the high-temperature time cumulative value becomes equal to or smaller than the standard value is relatively high. As such, by carrying out the high-temperature sulfur poisoning recovery control, when the high-temperature time cumulative value becomes equal to or lower than the standard value, sulfur components can be efficiently removed from the NOx catalyst, and thus the amount of sulfur components left in the NOx catalyst can be reduced efficiently become. As such, the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect of the invention is capable of reducing the amount of sulfur components left in the NOx catalyst while avoiding excessively increasing the catalyst bed temperature of the NOx catalyst, thereby increasing the NOx Emissions from the internal combustion engine, which can be caused by the sulfur components, which are left in the NOx catalyst, is suppressed.
Die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann derart beschaffen sein, dass, je kleiner der Hochtemperaturzeitkumulationswert ist, umso größer die Sollkatalysatorbetttemperatur, die in der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verwendet wird, durch die Steuereinrichtung eingestellt wird.The exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect of the invention may be such that the smaller the high-temperature time cumulative value is, the larger the target catalyst bed temperature used in the high-temperature sulfur poisoning recovery control is set by the controller.
Wenn der Hochtemperaturzeitkumulationswert kleiner als der Standardwert ist, werden, je größer die Abweichung des Hochtemperaturzeitkumulationswerts von dem Standardwert wird, umso mehr Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator belassen. In diesem Zustand erhöht sich sogar dann, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird, die Katalysatorbetttemperatur nicht stark, und daher werden die Schwefelkomponenten nicht effektiv von dem NOx-Katalysator entfernt. Mit anderen Worten kann dieser Zustand als ein Zustand angesehen werden, in dem es wahrscheinlich ist, dass sich die Katalysatorbetttemperatur nicht übermäßig erhöht, wenn die Katalysatorbetttemperatur durch die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erhöht wird. Gemäß der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung können, da die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur, wenn der Hochtemperaturzeitkumulationswert kleiner als der Standardwert ist, größer eingestellt wird, je größer die Abweichung des Hochtemperaturzeitkumulationswerts von dem Standardwert ist, eine Verhinderung einer übermäßigen Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators und ein effektives Entfernen von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator in gewünschter Weise erzielt werden. When the high-temperature time cumulative value is smaller than the standard value, the greater the deviation of the high-temperature time cumulative value from the standard value, the more sulfur components are left in the NOx catalyst. In this state, even if the sulfur poisoning recovery control is carried out, the catalyst bed temperature does not increase greatly, and therefore the sulfur components are not effectively removed from the NOx catalyst. In other words, this condition may be regarded as a condition in which the catalyst bed temperature is likely not excessively increased as the catalyst bed temperature is raised by the high-temperature sulfur poisoning recovery control. According to the above-described exhaust gas purifying apparatus, since the maximum temperature of the target catalyst bed temperature when the high-temperature time cumulative value is smaller than the standard value is set larger, the larger the deviation of the high-temperature time cumulative value from the standard value, preventing excessive increase of the catalyst bed temperature of the NOx catalyst and effective removal of sulfur components from the NOx catalyst can be achieved as desired.
Außerdem kann die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung derart beschaffen sein, dass die Steuereinrichtung die Sollkatalysatorbetttemperatur, die in der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verwendet wird, auf einen vorbestimmten optimalen Betrag erhöht.In addition, the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect of the invention may be such that the controller increases the target catalyst bed temperature used in the high temperature sulfur poisoning recovery control to a predetermined optimum amount.
Außerdem kann die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung derart beschaffen sein, dass der Standardwert des Hochtemperaturzeitkumulationswerts größer wird, umso größer der Gesamtmotorbetriebszeitanzeigewert wird.In addition, the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect of the invention may be such that the standard value of the high-temperature time cumulative value increases, the larger the total engine running time display value becomes.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die einen Adsorptions-Reduktions-NOx-Katalysator, der in einem Abgassystem der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und eine Schätzeinrichtung zum Schätzen einer Schwefelvergiftungsmenge, die die Menge an Schwefelkomponenten repräsentiert, die in dem NOx-Katalysator adsorbiert sind, aufweist, wobei, wenn die Schwefelvergiftungsmenge gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator durch Ausführen einer Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung entfernt werden, bei der eine Katalysatorbetttemperatur durch Zuführen von unverbrannten Kraftstoffkomponenten zu dem NOx-Katalysator bis zu einer Sollkatalysatorbetttemperatur erhöht wird, während eine Atmosphäre um den NOx-Katalysator in einen Zustand für eine kraftstoffreiche Verbrennung gebracht wird, und wobei die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung beendet wird, wenn die Schwefelvergiftungsmenge kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, der kleiner als der Schwellenwert ist. Diese Abgasreinigungsvorrichtung weist auf: eine Einleitungsschwefelmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Gesamteinleitungsschwefelmenge, die die Gesamtmenge an Schwefelkomponenten, die in den NOx-Katalysator fließt, angibt; eine Standardwertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Standardwerts der Gesamteinleitungsschwefelmenge, der einer derzeitigen Gesamtbetriebszeit der Brennkraftmaschine entspricht, auf der Grundlage einer Gesamtmaschinenbetriebszeit, die die derzeitige Gesamtbetriebszeit der Brennkraftmaschine angibt; und eine Steuereinrichtung zum Ausführen einer Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung, bei der die Katalysatorbetttemperatur bis zu einer Sollkatalysatorbetttemperatur erhöht wird, die oberhalb der Sollkatalysatorbetttemperatur gemäß der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung liegt, wenn die Gesamteinleitungsschwefelmenge, die von der Einleitungsschwefelmengenberechnungseinrichtung berechnet wird, gleich oder größer als der Standardwert ist, der von der Standardwertberechnungseinrichtung berechnet wird.The second aspect of the invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which includes an adsorption-reduction NOx catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine and an estimator for estimating a sulfur poisoning amount representing the amount of sulfur components present in the NOx When the sulfur poisoning amount is equal to or greater than a threshold value, sulfur components are removed from the NOx catalyst by performing sulfur poisoning recovery control in which a catalyst bed temperature is increased by supplying unburned fuel components to the NOx catalyst Target catalyst bed temperature is increased while an atmosphere around the NOx catalyst is brought into a state of fuel-rich combustion, and the sulfur poisoning recovery control is terminated when the Sch is less than a predetermined value, which is smaller than the threshold value. This exhaust gas purification apparatus comprises: introduction sulfur amount calculating means for calculating a total introduction sulfur amount indicating the total amount of sulfur components flowing into the NOx catalyst; default value calculating means for calculating a standard value of the total introduction sulfur amount that corresponds to a current total operating time of the internal combustion engine on the basis of a total engine operating time indicating the current total operating time of the internal combustion engine; and a controller for executing a high-temperature sulfur poisoning recovery control in which the catalyst bed temperature is raised to a target catalyst bed temperature that is above the target catalyst bed temperature according to the sulfur poisoning recovery control when the total introduction sulfur amount calculated by the introduction sulfur amount calculating means is equal to or greater than the standard value derived from Default value calculation device is calculated.
In einem Fall, in dem der Fahrer die Gewohnheit hat, ein Kraftfahrzeug derart zu fahren, dass eine große Menge an Kraftstoff verbraucht wird, wie z. B. ein schnelles Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, ist die Menge an Schwefelkomponenten, die in den NOx-Katalysator eintritt, wenn Kraftstoff verbraucht wird, relativ groß, und daher wird eine relativ große Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator belassen. Insbesondere besteht in einem Fall, in dem die Schwefelkonzentration in dem verwendeten Kraftstoff größer als die Standardschwefelkonzentration ist, die Tendenz, dass eine große Menge an Schwefelkomponenten in den NOx-Katalysator im Vergleich dazu eintritt, wenn der verwendete Kraftstoff die Standardschwefelkonzentration aufweist. In einem derartigen Fall wird daher eine größere Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator adsorbiert, was zu einer signifikanten Erhöhung der Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, führt.In a case where the driver has a habit of driving a vehicle so that a large amount of fuel is consumed, such. As a rapid acceleration of the motor vehicle, the amount of sulfur components entering the NOx catalyst when fuel is consumed, relatively large, and therefore a relatively large amount of sulfur components is left in the NOx catalyst. In particular, in a case where the sulfur concentration in the fuel used is greater than the standard sulfur concentration, there is a tendency that a large amount of sulfur components enters the NOx catalyst as compared with when the fuel used has the standard sulfur concentration. In such a case, therefore, a larger amount of sulfur components are adsorbed in the NOx catalyst, resulting in a significant increase in the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst.
Als solches erhöht sich in einem Fall, in dem das Kraftfahrzeug häufig mit einer derartigen Kraftstoff verbrauchenden Weise gefahren wird, der Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewert, der die Gesamtmenge an Schwefelkomponenten, die in den NOx-Katalysator eintritt, angibt, mit einer relativ großen Rate, und daher ist die Möglichkeit, dass der Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewert gleich oder größer als der Standardwert wird, relativ hoch. Als solches können durch Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung, wenn der Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewert den Standardwert überschreitet, Schwefelkomponenten effizient von dem NOx-Katalysator entfernt werden, und somit kann die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, effizient verringert werden. Als solches ist die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in der Lage, die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, zu verringern, während eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators vermieden wird, wodurch eine Erhöhung der NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine, die durch die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verursacht werden kann, unterdrückt wird.As such, in a case where the motor vehicle is frequently driven in such a fuel-consuming manner, the total introduction sulfur amount indicating value indicating the total amount of sulfur components entering the NOx catalyst increases at a relatively large rate, and therefore the possibility that the Total introduction sulfur amount display value equal to or larger than the standard value becomes relatively high. As such, by performing the high-temperature sulfur poisoning recovery control, when the total introduction sulfur amount display value exceeds the standard value, sulfur components can be efficiently removed from the NOx catalyst, and thus the amount of sulfur components left in the NOx catalyst can be efficiently reduced. As such, the exhaust gas purifying apparatus according to the second aspect of the invention is capable of reducing the amount of sulfur components left in the NOx catalyst while avoiding excessively increasing the catalyst bed temperature of the NOx catalyst, thereby increasing the NOx Emissions from the internal combustion engine, which can be caused by the sulfur components, which are left in the NOx catalyst, is suppressed.
Die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann derart beschaffen sein, dass, je größer der Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewert als der Standardwert ist, umso größer die Sollkatalysatorbetttemperatur, die in der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verwendet wird, durch die Steuereinrichtung eingestellt wird.The exhaust gas purification device according to the second aspect of the invention may be such that the larger the total introduction sulfur amount display value than the standard value, the larger the target catalyst bed temperature used in the high temperature sulfur poisoning recovery control is set by the controller.
Wenn der Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewert größer als der Standardwert ist, werden, je größer die Abweichung des Hochtemperaturzeitkumulationswerts von dem Standardwert ist, umso mehr Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator belassen. In diesem Zustand erhöht sich sogar dann, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird, die Katalysatorbetttemperatur nicht stark, und daher werden die Schwefelkomponenten nicht effektiv von dem NOx-Katalysator entfernt. Mit anderen Worten kann dieser Zustand als ein Zustand angesehen werden, bei dem sich die Katalysatorbetttemperatur wahrscheinlich nicht übermäßig erhöht, wenn die Katalysatorbetttemperatur durch das Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungsverfahren erhöht wird. Gemäß der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung können, da die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur, wenn der Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewert größer als der Standardwert ist, größer eingestellt wird, je größer die Abweichung des Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewerts von dem Standardwert ist, eine Verhinderung einer übermäßigen Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators und ein effektives Entfernen von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator in gewünschter Weise erzielt werden.When the total introduction sulfur amount display value is larger than the standard value, the larger the deviation of the high temperature time cumulative value from the standard value, the more sulfur components are left in the NOx catalyst. In this state, even if the sulfur poisoning recovery control is carried out, the catalyst bed temperature does not increase greatly, and therefore the sulfur components are not effectively removed from the NOx catalyst. In other words, this condition may be regarded as a condition where the catalyst bed temperature is unlikely to excessively increase as the catalyst bed temperature is raised by the high-temperature sulfur poisoning recovery process. According to the above-described exhaust gas purifying apparatus, since the maximum temperature of the target catalyst bed temperature is set larger when the total introduction sulfur amount display value is larger than the standard value, the greater the deviation of the total introduction sulfur amount display value from the standard value, prevention of excessive increase of the catalyst bed temperature of the NOx catalyst and effective removal of sulfur components from the NOx catalyst can be achieved as desired.
Außerdem kann die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung derart beschaffen sein, dass die Steuereinrichtung die Sollkatalysatorbetttemperatur, die in der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verwendet wird, auf eine vorbestimmte optimale Temperatur erhöht.In addition, the exhaust gas purifying apparatus according to the second aspect of the invention may be such that the controller increases the target catalyst bed temperature used in the high temperature sulfur poisoning recovery control to a predetermined optimum temperature.
Weiterhin kann die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung derart beschaffen sein, dass der Standardwert der Gesamteinleitungsschwefelmenge umso größer eingestellt wird, je größer der Gesamtmotorbetriebszeitanzeigewert wird.Furthermore, the exhaust gas purification device according to the second aspect of the invention may be such that the larger the total engine operation time indication value becomes, the larger the standard value of the total introduction sulfur amount.
Außerdem kann die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren der Gesamteinleitungsschwefelmenge, die der Gesamtmotorbetriebszeit entspricht, in Richtung des Standardwerts aufweisen, wenn die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird.In addition, the exhaust gas purifying apparatus according to the second aspect of the invention may include correcting means for correcting the total introduction sulfur amount corresponding to the total engine operating time toward the standard value when the high-temperature sulfur poisoning recovery control is executed.
Da das Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, weiter verringert, wird vorzugsweise die Häufigkeit der Ausführung der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verringert, um eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators zu verhindern. Gemäß der oben beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung ändert sich die Gesamteinleitungsschwefelmenge, die dem Gesamtmotorbetriebszeitanzeigewert entspricht, in Richtung des Standardwerts, da die Gesamteinleitungsschwefelmenge in Richtung des Standardwerts korrigiert wird, wenn die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird, womit die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass die Gesamteinleitungsschwefelmenge gleich oder größer als der Standardwert wird, und womit die Wahrscheinlichkeit für eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur verringert wird.Since carrying out the high-temperature sulfur poisoning recovery control further reduces the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst, it is preferable to reduce the frequency of executing the high-temperature sulfur poisoning recovery control so as to prevent an excessive increase in the catalyst bed temperature of the NOx catalyst. According to the above-described exhaust gas purifying apparatus, the total introduction sulfur amount corresponding to the total engine operation time indication value changes toward the standard value because the total introduction sulfur amount is corrected toward the standard value when the high temperature sulfur poisoning recovery control is executed, thereby reducing the likelihood that the total introduction sulfur amount is equal to or greater than Standard value, and thus the likelihood of excessive increase in the catalyst bed temperature is reduced.
Außerdem kann die oben beschriebene Abgasreinigungsvorrichtung derart beschaffen sein, dass, je kleiner die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, ist, umso geringer die Häufigkeit der Ausführung der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung durch die Korrektureinrichtung ist.In addition, the above-described exhaust gas purifying apparatus may be such that the smaller the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst, the lower the frequency of executing the high temperature sulfur poisoning recovery control by the correcting means.
Die Abgasreinigungsvorrichtungen gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung können derart beschaffen sein, dass die Steuereinrichtung auf der Grundlage der Katalysatorbetttemperatur, wenn die Katalysatorbetttemperatur erhöht wird oder wurde, bestimmt, ob der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators aufgrund von Wärme und von Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, groß ist. Die Steuereinrichtung kann die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausführen, wenn der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators als groß bestimmt wird.The exhaust gas purification apparatuses according to the first and second aspects of the invention may be such that the control means determines whether the degree of cooling is determined on the basis of the catalyst bed temperature when the catalyst bed temperature is increased Deterioration of the NOx catalyst due to heat and sulfur components remaining in the NOx catalyst is large. The controller may execute the high-temperature sulfur poisoning recovery control when the degree of deterioration of the NOx catalyst is determined to be large.
Außerdem können die Abgasreinigungsvorrichtungen gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung derart beschaffen sein, dass der Gesamtmaschinenbetriebszeitanzeigewert auf der Grundlage einer Gesamtfahrtstrecke eines Fahrzeugs, das die Brennkraftmaschine enthält, oder auf der Grundlage eines Kumulationswerts einer Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnet werden.In addition, the exhaust gas purification devices according to the first and second aspects of the invention may be such that the total engine operation time display value is calculated based on a total travel distance of a vehicle including the internal combustion engine or based on an accumulation value of a rotational speed of the internal combustion engine.
Weiterhin können die Abgasreinigungsvorrichtungen gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung derart beschaffen sein, dass eine Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur auf die Sollkatalysatorbetttemperatur eine Erhöhung der mittleren Katalysatorbetttemperatur auf die Sollkatalysatorbetttemperatur beinhaltet.Further, the exhaust gas purification devices of the first and second aspects of the invention may be such that increasing the catalyst bed temperature to the desired catalyst bed temperature includes increasing the average catalyst bed temperature to the desired catalyst bed temperature.
Wenn der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators aufgrund von Wärme und von Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, groß ist, erhöht sich die Katalysatorbetttemperatur sogar dann nicht stark, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird. Daher kann durch Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung nur dann, wenn der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators aufgrund von Wärme und Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, groß ist, eine übermäßige Erhöhung der Temperatur des NOx-Katalysators auf zuverlässige Weise während der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung vermieden werden.When the degree of deterioration of the NOx catalyst due to heat and sulfur components remaining in the NOx catalyst is large, the catalyst bed temperature does not greatly increase even when sulfur poisoning recovery control is performed. Therefore, by executing the high-temperature sulfur poisoning recovery control only when the degree of deterioration of the NOx catalyst due to heat and sulfur components remaining in the NOx catalyst is large, an excessive increase in the temperature of the NOx catalyst in a reliable manner during the high-temperature sulfur poisoning recovery control be avoided.
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet werden. Es zeigen:The foregoing and other objects, features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which like reference characters refer to like elements. Show it:
Im Folgenden wird die erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die
Eine Ansaugpassage
Der katalytische NOx-Umwandler
Das Teilchenfilter
Der katalytische Oxidationsumwandler
Ein Einspritzer
Eine elektronische Steuereinheit
Der Eingangsport der elektronischen Steuereinheit
Die elektronische Steuereinheit
In der Abgasreinigungsvorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, führt die elektronische Steuereinheit
Während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird der NOx-Katalysator beispielsweise durch Zuführen von unverbrannten Kraftstoffkomponenten zu dem NOx-Katalysator auf näherungsweise 600 bis 700°C aufgeheizt, während die Atmosphäre um den NOx-Katalysator unter Verwendung der Wärme mit Kraftstoff angereichert wird (im Folgenden wird dieses als ”kraftstoffreiche Verbrennungsatmosphäre” bezeichnet), wodurch die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator adsorbiert sind, entfernt werden und somit die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators wiederhergestellt wird. Man beachte, dass in der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung unverbrannte Kraftstoffkomponenten in dem NOx-Katalysator durch Hinzufügen von Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird ausgesetzt, wenn die Schwefelvergiftungsmenge S durch die Ausführung der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung auf einen Sollwert (beispielsweise 0) abgesunken ist, der kleiner als der Schwellenwert ist. Im Folgenden werden die Berechnungen, die ausgeführt werden, um die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung zu beginnen und zu beenden, genauer beschrieben.The sulfur poisoning recovery control is suspended when the sulfur poisoning amount S has dropped to a target value (for example, 0) smaller than the threshold value by execution of the sulfur poisoning recovery control. In the following, the calculations performed to start and stop the sulfur poisoning recovery control will be described in more detail.
Die Schwefelvergiftungsmenge S wird unter Verwendung der folgenden Formel (1) jedes Mal berechnet, wenn Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzern
Die neu adsorbierte Schwefelkomponentenmenge SU wird unter Verwendung eines Kraftstoffeinspritzbefehlswerts Qfin berechnet, der ein Befehlswert ist, der die Menge an Kraftstoff, die durch eine Einspritzung von einem jeweiligen Einspritzer
Die Menge an Schwefelkomponenten, die theoretisch von dem NOx-Katalysator bei der derzeitigen Katalysatorbetttemperatur und bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren
Die unter Verwendung der oben beschriebenen Formel (1) berechnete Schwefelvergiftungsmenge S (die derzeitige Schwefelvergiftungsmenge Si) erhöht sich graduell um die neu adsorbierte Schwefelkomponentenmenge SU, wenn Kraftstoff während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine
Im Folgenden wird mit Bezug auf die Zeitdiagramme, die in den
In dem Beispiel, das in den
Während einer derartigen konzentrierten intermittierenden Hinzufügung von Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Die konzentrierte intermittierende Hinzufügung von Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Nach dem Start der Hinzufügung von Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Andererseits wird während der Hinzufügung von Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Wenn der Kumulationswert der benötigten Kraftstoffmenge ΣQr den Wärmeerzeugungskraftstoffmengenkumulationswert ΣQ zu dem Zeitpunkt T3 überschreitet, wird das Kraftstoffhinzufügungserlaubnisflag auf 1 gesetzt (erlaubt), und die konzentrierte intermittierende Hinzufügung von Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ist, je kleiner die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators im Vergleich zu der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt ist, umso größer die benötigte Kraftstoffmenge Qr, die die Kraftstoffmenge ist, die von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Wenn sich die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt annähert, wird die benötigte Kraftstoffmenge Qr für jeden 16-Millisekunden-Steuerzyklus verringert, wodurch die Erhöhung des Kumulationswerts für die benötigte Kraftstoffmenge ΣQr sanfter wird. Als solches wird die Zeit, die benötigt wird, damit der Kumulationswert der benötigten Kraftstoffmenge ΣQr den Wärmeerzeugungskraftstoffmengenkumulationswert ΣQ erreicht, länger, wodurch die Kraftstoffhinzufügungsaussetzungsperiode B länger wird. Als Ergebnis verringert sich die mittlere Menge an Kraftstoff, die von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Wie es oben beschrieben ist, schwankt, wenn sich die Länge der Kraftstoffhinzufügungsaussetzungsperiode B entsprechend der Differenz zwischen der Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators und der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt auf die oben beschriebene Weise ändert, die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators beispielsweise wie es durch die durchgezogene Linie in
Wenn die konzentrierte intermittierende Hinzufügung von Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil
Gemäß der Formel (1) wird die Schwefelvergiftungsmenge S unter Berücksichtigung der neu entfernten Schwefelkomponentenmenge SD berechnet (geschätzt), die die Menge an Schwefelkomponenten darstellt, die von dem NOx-Katalysator während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung entfernt wurden. Die neu entfernte Schwefelkomponentenmenge SD kann sich jedoch von der Menge an Schwefelkomponenten unterscheiden, die tatsächlich von dem NOx-Katalysator entfernt wurde. D. h. die neu entfernte Schwefelkomponentenmenge SD wird als eine Menge an Schwefelkomponenten berechnet, die theoretisch von dem NOx-Katalysator während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung entfernt wurden. Tatsächlich werden jedoch einige Schwefelkomponenten durch das Schwefelvergiftungswiederherstellungsverfahren nicht entfernt und verbleiben in dem NOx-Katalysator. Genauer gesagt können sogar dann, wenn der NOx-Katalysator aufgeheizt wurde und die Atmosphäre um den NOx-Katalysator kraftstoffreich gemacht wurde, Schwefelkomponenten an einigen Abschnitten des katalytischen NOx-Umwandlers
Als solches kann die neu entfernte Schwefelkomponentenmenge SD, die verwendet wird, um die Schwefelvergiftungsmenge S zu berechnen, von der Menge an Schwefelkomponenten, die tatsächlich von dem NOx-Katalysator entfernt werden, um die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, wie es oben beschrieben ist, abweichen. Genauer gesagt kann die neu entfernte Schwefelkomponentenmenge SD kleiner als die Menge an Schwefelkomponenten sein, die tatsächlich von dem NOx-Katalysator während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung entfernt wurden, und eine derartige Abweichung der neu entfernten Schwefelkomponentenmenge SD von der Menge der tatsächlich entfernten Schwefelkomponenten bewirkt eine Abweichung der Schwefelvergiftungsmenge S, die aus der neu entfernten Schwefelkomponentenmenge SD berechnet wird.As such, the newly removed sulfur component amount SD used to calculate the sulfur poisoning amount S may be determined from the amount of sulfur components actually removed from the NOx catalyst by the amount of sulfur components left in the NOx catalyst , as described above, differ. More specifically, the newly removed sulfur component amount SD may be smaller than the amount of sulfur components actually removed from the NOx catalyst during the sulfur poisoning recovery control, and such deviation of the newly removed sulfur component amount SD from the amount of actually removed sulfur components causes a deviation of the sulfur poisoning amount S, which is calculated from the newly removed sulfur component amount SD.
Daher ist in einem Fall, in dem die berechnete (geschätzte) Schwefelvergiftungsmenge S kleiner als die tatsächliche Schwefelvergiftungsmenge S ist, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung als Reaktion darauf, dass die berechnete (geschätzte) Schwefelvergiftungsmenge S 0 erreicht, beendet wird, die tatsächliche Schwefelvergiftungsmenge S weiterhin größer als 0, wodurch einige Schwefelkomponenten weiterhin in dem NOx-Katalysator belassen werden. Wenn der NOx-Katalysator weiterhin verwendet wird, erhöht sich die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, und daher wird die Abweichung der berechneten Schwefelvergiftungsmenge S von der tatsächlichen Schwefelvergiftungsmenge S größer, wodurch sich die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator am Ende der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung belassen werden, erhöht. Die Fälle (1) bis (3), die oben bei der Beschreibung des Standes der Technik beschrieben wurden, sind typische Fälle, in denen aus dem oben genannten Grund eine relativ große Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator belassen wird. Als solches ist in einem Zustand, in dem die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, groß ist, sogar dann, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung beendet wurde, die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators weiterhin aufgrund der Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, wie es oben beschrieben ist, niedrig, und daher können sich die NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine
Dieses Problem kann jedoch durch Ermöglichen einer effektiveren Entfernung von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator durch weiteres Erhöhen der mittleren Temperatur der Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators während der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung gelöst werden, und dieses kann durch Einstellen der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt auf größer als 700°C erzielt werden. D. h. durch Ermöglichen einer effektiveren Entfernung von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator kann die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, kleiner als in einem normalen Zustand gemacht werden, mit anderen Worten kann die berechnete Schwefelvergiftungsmenge S näher bei der tatsächlichen Schwefelvergiftungsmenge S liegen. Wenn jedoch die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt für die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wie oben beschrieben hoch eingestellt wird, kann die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators übermäßig hoch werden, und dieses kann eine Wärmeschädigung des NOx-Katalysators bewirken, was die NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine
Im Folgenden wird eine Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerausführungsroutine, die ausgeführt wird, um das oben beschriebene Problem zu verhindern, genauer mit Bezug auf das Flussdiagramm der
In dieser Routine wird bestimmt, ob die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, wahrscheinlich groß ist, und wenn dem so ist, wird eine Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung durchgeführt. In der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird die Katalysatorbetttemperatur auf mehr als diejenige bei der oben beschriebenen Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung (im Folgenden als ”reguläre Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung” im Unterschied zu der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung bezeichnet) erhöht. D. h. durch Durchführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ist es möglich, die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, zu verringern und somit eine Erhöhung der NOx-Emissionen von der Brennkraftmaschine
Zunächst werden in der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerausführungsroutine ein Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt und dessen Standardwert Bh berechnet (S101, S102). Dieser Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt und der Standardwert Bh werden beim Bestimmen, ob die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen wurden, wahrscheinlich groß ist, verwendet.First, in the sulfur poisoning recovery control execution routine, a high temperature time cumulative value Σt and its standard value Bh are calculated (S101, S102). This high temperature time accumulation value Σt and the default value Bh are used in determining whether the amount of sulfur components left in the NOx catalyst is likely to be large.
Genauer gesagt wird im Schritt S101 der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt beispielsweise durch Akkumulieren der Zeit, während der die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators oberhalb von 600°C liegt, berechnet. Da der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt dem Grad der Wärmeschädigung des NOx-Katalysators entspricht, ist der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt klein, wenn der Grad niedrig ist, und erhöht sich, wenn sich der Grad erhöht.More specifically, in step S101, the high temperature time cumulative value Σt is calculated by, for example, accumulating the time during which the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst is above 600 ° C. Since the high-temperature time cumulative value Σt corresponds to the degree of heat deterioration of the NOx catalyst, the high-temperature time cumulative value Σt is small when the degree is low, and increases as the degree increases.
In Schritt S102 wird der Standardwert Bh, der der derzeitigen Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs entspricht, berechnet. Die Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs entspricht der Gesamtbetriebsdauer der Brennkraftmaschine
Nachdem der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt und der Standardwert Bh wie oben beschrieben berechnet wurden, wird eine Anforderung zum Ausführen der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgegeben (S103). Diese Anforderung wird ausgegeben, wenn die Schwefelvergiftungsmenge S, die durch die Formel (1) berechnet wird, gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, während vorbestimmte Bedingungen zum Ausführen der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung sämtlich erfüllt sind. Wenn das Ergebnis in Schritt S103 ”JA” lautet, wird bestimmt, ob der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt gleich oder kleiner als der Standardwert Bh ist (S104). Diese Bestimmung bestimmt, ob die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen wurden, wahrscheinlich groß ist.After the high temperature time accumulation value Σt and the standard value Bh have been calculated as described above, a request to execute the sulfur poisoning recovery control is issued (S103). This request is issued when the sulfur poisoning amount S calculated by the formula (1) is equal to or greater than a threshold, while predetermined conditions for executing the sulfur poisoning recovery control are all satisfied. If the result in step S103 is "YES", it is determined whether or not the high temperature time cumulative value Σt is equal to or smaller than the standard value Bh (S104). This determination determines whether the amount of sulfur components left in the NOx catalyst is likely to be large.
In dem Fall, in dem ein Fahrer ein Kraftfahrzeug nur für eine kurze Zeitdauer fährt, erhöht sich die Temperatur des Abgases von der Brennkraftmaschine
Als solches ist in einem Fall, in dem das Kraftfahrzeug häufig nur für eine kurze Zeitdauer gefahren wird, die Erhöhung des Hochtemperaturzeitkumulationswerts Σt träge, und daher erhöht sich der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt wie es durch die durchgezogene Linie in
In der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird bewirkt, dass die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt größer als 800°C ist, d. h. größer als die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt, die in der regulären Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verwendet wird. Während der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt auf dieselbe Weise wie in der regulären Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung in Schritten erhöht. Dann wird sogar dann, wenn die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt 700°C (die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt in der regulären Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung) erreicht, die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt weiter auf jenseits 700°C unter der Bedingung erhöht, dass die mittlere Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators nicht größer als 700°C ist. Der Betrag, um den die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt während der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung auf jenseits 700°C erhöht wird, wird auf gering genug eingestellt, um thermische Schäden (Wärmeschäden) an dem katalytischen NOx-Umwandler
Die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung und die reguläre Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung werden beendet, wenn sich die Schwefelvergiftungsmenge S auf den Sollwert (in diesem Beispiel 0) verringert hat. Da das Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung die Erhöhung des Hochtemperaturzeitkumulationswerts Σt erleichtert, liegt der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt, der der derzeitigen Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs entspricht, am Ende der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung nahe bei dem Standardwert Bh (durch die gestrichelte Linie in
Gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform werden die folgenden Vorteile erzielt.
- (1) Die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird ausgeführt, um ein effektiveres Entfernen von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator nur dann, wenn der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt gleich oder kleiner als der Standardwert Bh ist, mit anderen Worten nur in einem Fall, in dem die Entfernungsrate von Schwefelkomponenten, die von dem NOx-Katalysator entfernt werden, durch die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung aufgrund der Fahrweise des Fahrers niedrig ist und somit die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, wahrscheinlich groß ist, zu ermöglichen. Somit kann die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, durch die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verringert werden. Als solches wird durch die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verringert, während eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators vermieden wird, und somit ist es möglich, eine Erhöhung der NOx-Emissionen
von der Brennkraftmaschine 10 , die durch die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verursacht wird, zu unterdrücken. - (2) Wenn der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt kleiner als der Standardwert Bh wird, was die Abweichung KA des Hochtemperaturzeitkumulationswerts Σt von dem Standardwert Bh vergrößert, erhöhen sich die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden. In diesem Zustand könnten sogar dann, wenn die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators durch Zuführen von unverbrannten Kraftstoffkomponenten zu dem NOx-Katalysator in dem Schwefelvergiftungswiederherstellungsverfahren erhöht wird, die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, nicht entfernt werden. Mit anderen Worten kann dieser Zustand als ein Zustand betrachtet werden, bei dem sich die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators wahrscheinlich nicht übermäßig erhöht, wenn die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators durch die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erhöht wird. Im Hinblick dessen wird während der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung, wenn der Hochtemperaturzeitkumulationswert Σt kleiner als der Standardwert Bh wird, die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt umso größer, je größer die Abweichung KA des Hochtemperaturzeitkumulationswerts Σt von dem Standardwert Bh ist, und je mehr die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators erhöht wird. Als solches können in der Hochtemperaturschwefefvergiftungswiederherstellungssteuerung eine Verhinderung einer übermäßigen Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators und eine effektive Entfernung von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator auf gewünschte Weise erzielt werden.
- (3) In einem Fall, in dem die Schwefelkonzentration in dem verwendeten Kraftstoff größer als der Standardwert (Schwefelkonzentration N) ist, besteht die Tendenz, dass eine relativ große Menge an Schwefelkomponenten in dem NOx-Katalysator belassen wird. Sogar in einem derartigen Fall entfernt die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung effektiv die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, während eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur T vermieden wird.
- (1) The high-temperature sulfur poisoning recovery control is carried out to more effectively remove sulfur components from the NOx catalyst only when the high-temperature time cumulative value Σt is equal to or smaller than the standard value Bh, in other words, only in a case where the removal rate of sulfur components, which are removed from the NOx catalyst, by the sulfur poisoning recovery control due to the driving style of the driver is low, and thus the amount of sulfur components, which are likely to be left in the NOx catalyst, is likely to be large. Thus, the amount of sulfur components left in the NOx catalyst can be reduced by the high temperature sulfur poisoning recovery control. As such, by the high-temperature sulfur poisoning recovery control, the amount of sulfur components left in the NOx catalyst is reduced while avoiding excessively increasing the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst, and thus it is possible to increase the NOx emissions of the NOx catalyst
internal combustion engine 10 to be suppressed by the sulfur components left in the NOx catalyst. - (2) When the high temperature time accumulation value Σt becomes smaller than the standard value Bh, which is the deviation KA of the High temperature time accumulation value Σt increases from the standard value Bh, increase the sulfur components, which are left in the NOx catalyst. In this state, even if the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst is increased by supplying unburned fuel components to the NOx catalyst in the sulfur poisoning recovery process, the sulfur components left in the NOx catalyst could not be removed. In other words, this condition can be regarded as a condition where the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst is likely not excessively increased as the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst is increased by the high temperature sulfur poisoning recovery control. In view of this, during the high temperature sulfur poisoning recovery control, when the high temperature time accumulation value Σt becomes smaller than the standard value Bh, the larger the deviation KA of the high temperature time accumulation value Σt from the standard value Bh, and the more the catalyst bed temperature T of the NOx, the greater the maximum temperature of the target catalyst bed temperature Tt becomes Catalyst is increased. As such, in the high-temperature sulfur poisoning recovery control, prevention of excessive increase in the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst and effective removal of sulfur components from the NOx catalyst can be achieved as desired.
- (3) In a case where the sulfur concentration in the used fuel is larger than the standard value (sulfur concentration N), there is a tendency that a relatively large amount of sulfur components is left in the NOx catalyst. Even in such a case, the high-temperature sulfur poisoning recovery control effectively removes the sulfur components left in the NOx catalyst while avoiding excessively increasing the catalyst bed temperature T.
Im Folgenden wird die zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die
Die Grafik in
Also solches ist, wenn die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU (durch die durchgezogene Linie in
Das Flussdiagramm der
In dieser Routine wird zunächst die neu adsorbierte Schwefelkomponentenmenge SU jedes Mal akkumuliert, wenn sie berechnet wird (jedes Mal, wenn Kraftstoff eingespritzt wird), wodurch die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU, die den Kumulationswert der neu adsorbierten Schwefelkomponentenmenge SU darstellt, berechnet wird (S201). Dann wird der Standardwert Bsu, der der derzeitigen Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs entspricht, berechnet. Der berechnete Standardwert Bsu erhöht sich, wie es durch die gestrichelte Linie in
Wenn in Schritt S204 bestimmt wird, dass die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU kleiner als der Standardwert Bsu ist, gibt dieses an, dass die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, wahrscheinlich nicht groß ist. In diesem Fall wird daher die reguläre Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt (S206). Wenn andererseits in Schritt S204 bestimmt wird, dass die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU gleich oder größer als der Standardwert Bsu ist, ist die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator verbleiben, wahrscheinlich groß. In diesem Fall wird daher die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt (S205).If it is determined in step S204 that the total introduction sulfur amount ΣSU is smaller than the standard value Bsu, it indicates that the amount of sulfur components left in the NOx catalyst is unlikely to be large. In this case, therefore, the regular sulfur poisoning recovery control is executed (S206). On the other hand, when it is determined in step S204 that the total introduction sulfur amount ΣSU is equal to or larger than the standard value Bsu, the amount of sulfur components remaining in the NOx catalyst is likely to be large. In this case, therefore, the high-temperature sulfur poisoning recovery control is executed (S205).
Während der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt auf eine Temperatur erhöht, die größer als 700°C ist, d. h. größer als die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt in der regulären Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung. Der Betrag, um den die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt auf jenseits 700°C während der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erhöht wird, wird auf klein genug eingestellt, um thermische Schäden (Wärmeschäden) an dem katalytischen NOx-Umwandler
Die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung und die reguläre Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung werden beendet, wenn sich die Schwefelvergiftungsmenge S auf den Sollwert (in diesem Beispiel 0) verringert hat. Da das Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verringert, wird die Häufigkeit der Ausführung der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung vorzugsweise verringert, um eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators zu verhindern. Aus diesem Grund wird in einer Gesamteinleitungsschwefelmengenkorrekturroutine, die in
Gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung können folgenden Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (3) der ersten beispielhaften Ausführungsform erzielt werden.
- (4) Die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung wird ausgeführt, um ein effektiveres Entfernen von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator nur dann, wenn die Gesameinleitungsschwefelmenge ΣSU gleich oder größer als der Standardwert Bsu ist, mit anderen Worten wenn der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine
10 (die eingeleitete Schwefelmenge SU) aufgrund beispielsweise der Fahrweise des Fahrers groß ist und daher die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, groß ist, zu ermöglichen. Somit kann die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, durch das Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungsverfahren verringert werden. Als solches wird durch das Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungsverfahren die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verringert, während eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators vermieden wird, und somit ist es möglich, eine Erhöhung der NOx-Emissionen der Brennkraftmaschine 10 , die durch die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verursacht wird, zu unterdrücken. - (5) Wenn die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU größer als der Standardwert Bsu ist, ist, je größer die Abweichung KA der Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU von dem Standardwert Bsu ist, die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, umso größer. In diesem Zustand könnten sogar dann, wenn die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators durch Zuführen von unverbrannten Kraftstoffkomponenten zu dem NOx-Katalysator in der Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erhöht wird, die Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, nicht entfernt werden. Mit anderen Worten kann dieser Zustand als ein Zustand betrachtet werden, in dem sich die Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators wahrscheinlich nicht übermäßig erhöht, wenn die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators durch die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erhöht wird. Im Hinblick dessen wird während der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung, wenn die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU größer als der Standardwert Bsu wird, die maximale Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt umso größer, je größer die Abweichung KA der Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU von dem Standardwert Bsu ist, und je mehr die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators erhöht wird. Als solches können in der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung eine Verhinderung einer übermäßigen Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators und ein effektives Entfernen von Schwefelkomponenten von dem NOx-Katalysator auf gewünschte Weise erzielt werden.
- (6) Da das Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung außerdem die Menge an Schwefelkomponenten, die in dem NOx-Katalysator belassen werden, verringert, wird vorzugsweise die Häufigkeit der Ausführung der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung verringert, um eine übermäßige Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators zu verhindern. Im Hinblick dessen wird die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU am Ende der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung in Richtung des Standardwerts korrigiert. Durch diese Korrektur ändert sich die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU, die der derzeitigen Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs entspricht, in Richtung des Standardwerts Bsu, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU gleich oder größer als der Standardwert Bsu wird, womit die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass sich die Katalysatorbetttemperatur T des NOx-Katalysators wie oben beschrieben übermäßig erhöht.
- (4) The high-temperature sulfur poisoning recovery control is carried out to more effectively remove sulfur components from the NOx catalyst only when the total introduction sulfur amount ΣSU is equal to or larger than the standard value Bsu, in other words, when the fuel consumption of the internal combustion engine
10 (the introduced sulfur amount SU) is large due to, for example, the driving style of the driver and therefore the amount of sulfur components left in the NOx catalyst is large. Thus, the amount of sulfur components left in the NOx catalyst can be reduced by the high temperature sulfur poisoning recovery process. As such, by the high-temperature sulfur poisoning recovery process, the amount of sulfur components left in the NOx catalyst is reduced while avoiding excessively increasing the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst, and thus it is possible to increase the NOx emissions of theinternal combustion engine 10 to be suppressed by the sulfur components left in the NOx catalyst. - (5) When the total introduction sulfur amount ΣSU is larger than the standard value Bsu, the larger the deviation KA of the total introduction sulfur amount ΣSU from the standard value Bsu, the larger the amount of sulfur components left in the NOx catalyst. In this state, even if the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst could be increased by supplying unburned fuel components to the NOx catalyst in the Sulfur poisoning recovery control is increased, the sulfur components, which are left in the NOx catalyst, are not removed. In other words, this condition can be regarded as a condition in which the catalyst bed temperature of the NOx catalyst is likely not excessively increased as the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst is increased by the high-temperature sulfur poisoning recovery control. In view of this, during the high temperature sulfur poisoning recovery control, when the total introduction sulfur amount ΣSU becomes larger than the standard value Bsu, the larger the deviation KA of the total introduction sulfur amount ΣSU from the standard value Bsu, and the more the catalyst bed temperature T of the NOx, the larger the maximum temperature of the target catalyst bed temperature Tt becomes Catalyst is increased. As such, in the high-temperature sulfur poisoning recovery control, prevention of excessive increase of the catalyst bed temperature of the NOx catalyst and effective removal of sulfur components from the NOx catalyst can be achieved as desired.
- (6) Since carrying out the high-temperature sulfur poisoning recovery control also reduces the amount of sulfur components left in the NOx catalyst, it is preferable to reduce the frequency of executing the high-temperature sulfur poisoning recovery control to prevent excessive increase in the catalyst bed temperature T of the NOx catalyst. In view of this, the total introduction sulfur amount ΣSU is corrected toward the standard value at the end of the high temperature sulfur poisoning recovery control. By this correction, the total introduction sulfur amount ΣSU corresponding to the current travel distance of the motor vehicle changes toward the standard value Bsu, which reduces the likelihood that the total introduction sulfur amount ΣSU becomes equal to or larger than the standard value Bsu, thus reducing the likelihood that the total introduction sulfur amount .SIGMA Catalyst bed temperature T of the NOx catalyst excessively increased as described above.
Die vorgehenden beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung können wie folgt modifiziert werden.
- (a) In der ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsform kann die Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt werden, wenn sich der NOx-Katalysator aufgrund von Wärme und Restschwefelkomponenten verschlechtert hat. In diesem Fall kann auf der Grundlage der mittleren Katalysatorbetttemperatur des NOx-Katalysators, während die Katalysatorbetttemperatur T erhöht wird, beispielsweise während die reguläre Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung ausgeführt wird, bestimmt werden, ob sich der NOx-Katalysator aufgrund von Wärme und Restschwefelkomponenten verschlechtert hat.
- (a) In the first and second exemplary embodiments, the high temperature sulfur poisoning recovery control may be performed when the NOx catalyst has deteriorated due to heat and residual sulfur components. In this case, based on the average catalyst bed temperature of the NOx catalyst while increasing the catalyst bed temperature T, for example, while the regular sulfur poisoning recovery control is being executed, it may be determined whether the NOx catalyst has deteriorated due to heat and residual sulfur components.
Die Grafik der
Somit kann durch Ausführen der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung nur dann, wenn der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators aufgrund von Wärme und Restschwefelkomponenten als groß bestimmt wird, eine übermäßige Erhöhung der Temperatur des NOx-Katalysators noch zuverlässiger verhindert werden.
- (b) In der zweiten beispielhaften Ausführungsform kann die Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs an dem Ende der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung auf größer korrigiert werden. Dadurch kann die Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU, die der Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs entspricht, in Richtung des Standardwerts Bsu korrigiert werden. In diesem Fall können dieselben Wirkungen wie der Vorteil (6) der zweiten beispielhaften Ausführungsform erzielt werden.
- (c) In der zweiten beispielhaften Ausführungsform kann der Kumulationswert des Kraftstoffeinspritzbefehlswerts Qfin, der von dem Start des Betriebs der Brennkraftmaschine
10 an akkumuliert wird (Kraftstoffeinspritzmengenkumulationswert), anstelle der Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU verwendet werden. In diesem Fall kann der Kumulationswert als ein Beispiel eines ”Gesamteinleitungsschwefelmengenentsprechungswerts” betrachtet werden. Außerdem kann die Anzahl der Male, die die Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung seit dem Start des Betriebs der Brennkraftmaschine10 ausgeführt wurde, anstelle der Gesamteinleitungsschwefelmenge ΣSU verwendet werden. In diesem Fall kann die Anzahl als ein Beispiel eines ”Gesamteinleitungsschwefelmengenanzeigewerts” betrachtet werden. - (d) In der ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsform muss der Betrag, um den die Sollkatalysatorbetttemperatur Tt in der Hochtemperaturschwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung jenseits der maximalen Temperatur der Sollkatalysatorbetttemperatur Tt in der regulären Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerung erhöht wird, nicht notwendigerweise größer werden, wenn sich die Abweichung KA erhöht. Dieser Betrag kann beispielsweise auf einen optimalen Wert (konstanten Wert) eingestellt werden, der im Voraus empirisch bestimmt wurde.
- (e) In der ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsform kann die Gesamtbetriebszeit seit dem Start des Betriebs der Brennkraftmaschine
10 anstelle der Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Außerdem kann der Kumulationswert der Drehzahl der Brennkraftmaschine10 seit dem Start des Betriebs der Brennkraftmaschine10 anstelle der Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs verwendet werden. In diesem Fall kann der Kumulationswert als ein Beispiel eines ”Gesamtmaschinenbetriebszeitanzeigewerts' betrachtet werden, der der Gesamtbetriebszeit der Brennkraftmaschine10 seit dem Start ihres Betriebs entspricht. - (f) Unverbrannte Kraftstoffkomponenten können dem NOx-Katalysator durch Einspritzen von
Kraftstoff von Einspritzern 40 in einem Abgastakt zugeführt werden.
- (b) In the second exemplary embodiment, the travel distance of the motor vehicle at the end of the high temperature sulfur poisoning recovery control can be corrected to larger. Thereby, the total introduction sulfur amount ΣSU corresponding to the traveling distance of the motor vehicle can be corrected toward the standard value Bsu. In this case, the same effects as the advantage (6) of the second exemplary embodiment can be obtained.
- (c) In the second exemplary embodiment, the cumulative value of the fuel injection command value Qfin obtained from the start of the operation of the
internal combustion engine 10 is accumulated (fuel injection amount accumulation value) instead of the total introduction sulfur amount ΣSU. In this case, the accumulation value may be considered as an example of a "total introduction sulfur amount correspondence value". In addition, the number of times the sulfur poisoning recovery control has started since the start of the operation of theinternal combustion engine 10 has been executed instead of the total introduction sulfur amount ΣSU. In this case, the number may be considered as an example of a "total introduction sulfur amount display value". - (d) In the first and second exemplary embodiments, the amount by which the target catalyst bed temperature Tt in the high temperature sulfur poisoning recovery control is increased beyond the maximum temperature of the target catalyst bed temperature Tt in the regular sulfur poisoning recovery control need not necessarily increase as the deviation KA increases. For example, this amount may be set to an optimum value (constant value) that has been empirically determined in advance.
- (e) In the first and second exemplary embodiments, the total operation time may be from the start of the operation of the
internal combustion engine 10 be used instead of the route of the motor vehicle. In addition, the cumulative value of the rotational speed of theinternal combustion engine 10 since the start of the operation of theinternal combustion engine 10 be used instead of the route of the motor vehicle. In this case, the cumulative value may be regarded as an example of a "total engine operating time display value", that of the total operating time of theinternal combustion engine 10 since the start of their operation. - (f) Unburned fuel components may be added to the NOx catalyst by injecting fuel from
injectors 40 be supplied in an exhaust stroke.
Während die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen oder Aufbauten beschränkt ist. Die Erfindung deckt im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen ab. Außerdem sind, während die verschiedenen Elemente der beschriebenen Erfindung in verschiedenen beispielhaften Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, weitere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder nur einem einzigen Element innerhalb des Bereichs der zugehörigen Ansprüche denkbar.While the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the described embodiments or configurations. On the contrary, the invention covers various modifications and equivalent arrangements. Additionally, while the various elements of the described invention are shown in various example combinations and configurations, other combinations and configurations, including more, less, or only a single element, are contemplated within the scope of the appended claims.
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