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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungseinrichtung
für einen Motor, und insbesondere auf eine Abgasreinigungseinrichtung,
bei der ein NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp, der im
Abgas enthaltenes NOx unter Nutzung von Ammoniak als Reduktionsmittel
selektiv reduziert, in einem Abgasweg eines Motors eingefügt ist.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Ein
NOx-Katalysator, der in den Abgasweg eines Motors eingefügt
ist und im Abgas enthaltenes NOx selektiv reduziert, ist als eine
Einrichtung zur Reinigung von Motorabgas bekannt. Wenn diese Art eines
NOx-Katalysators vom selektiven Reduktionstyp benutzt wird, wird
Harnstoffwassergemisch von einer Einspritzdüse eingespritzt,
die stromaufwärts des NOx-Katalysators im Abgasweg eingesetzt
ist. Das eingespritzte Harnstoffwassergemisch wird durch die Abgashitze
und den im Abgas enthaltenen Wasserdampf hydrolysiert, und Ammoniak
(NH3) wird erzeugt. Durch Nutzung von derart erzeugtem Ammoniak
(NH3) als Reduktionsmittel wird das im Abgas enthaltene NOx durch
den NOx-Katalysator selektiv reduziert.
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Um
den NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp anzusteuern, zufrieden
stellende Effizienz der durch die selektive NOx-Reduktion ausgeführten
Abgasreinigung zu bieten, muss der NOx-Katalysator vom selektiven
Reduktionstyp bei einer Temperatur gleich oder höher als
die Aktivierungstemperatur (zum Beispiel 200 Grad Celsius oder höher)
gehalten werden. Abhängig von Fahrzuständen wie
beispielsweise Staus in städtischen Gebieten oder Umweltbedingungen
wie beispielsweise kalte Gebiete in denen die Außentemperatur
niedrig ist, kann die Temperatur des NOx-Katalysators trotzdem unter
die Aktivierungstemperatur fallen. Es besteht das Problem, dass
bei solch niedrigem Temperaturbereich die Abgasreinigungseffizienz
des NOx-Katalysators bezüglich des NOx drastisch abfällt,
und dass eine NOx-Emissionsmenge in die Atmosphäre erhöht
wird.
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Unter
Beachtung dieses Problems schlägt beispielsweise die ungeprüfte
japanische offengelegte Patentanmeldung
Nr. 2004-239109 (im folgenden als Dokument 1 bezeichnet)
eine Maßnahme vor, um die durch selektive Reduktion des
NOx durchgeführte Abgasreinigungseffizienz gut beizubehalten,
auch in einer Situation wo die Temperatur des NOx-Katalysators verringert
ist.
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Entsprechend
der in Dokument 1 beschriebenen Technik wird ein Vor-Oxidationskatalysator
in einem Abgassauslass eines jeden Zylinders eines Dieselmotors
angeordnet. In einer Abgasleitung, die an alle Abgassauslässe
gemeinsam angeschlossen ist, sind die Harnstoffwassergemisch-Einspritzdüsen angeordnet,
sowie ein Vor-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp, ein
Haupt-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp und ein Haupt-Oxidationskatalysator,
in der Reihenfolge genannt von stromaufwärts nach stromabwärts.
Der Vor-Oxidationskatalysator hat die Oxidation eines Teils des
im Abgas enthaltenen NO in NO2 als Funktion.
Diese Oxidationsreaktion vom NO tritt auch ein, wenn die Abgastemperatur
gering ist. Das derart erzeugte NO2 wird
dem Vor-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp und dem Haupt-NOx-Katalysator
vom selektiven Reduktionstyp zusammen mit dem aus dem Harnstoffwassergemisch
erzeugten Ammoniak zugeführt. Durch Nutzung des NO2 bieten die NOx-Katalysatoren eine Abgasreinigungsbearbeitung,
welche NOx selektiv reduziert.
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Weil
die in Dokument 1 beschriebene Technik das im Vor-Oxidationskatalysator
erzeugte NO2 benutzt, realisiert sie verglichen
mit herkömmlichen Techniken die Abgasreinigungsbearbeitung,
die NOx unter niedriger Temperatur selektiv reduziert. Andererseits ähnelt
Dokument 1 dem Stand der Technik, insoweit wie der Vor-NOx-Katalysator
vom selektiven Reduktionstyp und der Haupt-NOx-Katalysator vom selektiven
Reduktionstyp niedrige Temperaturen haben. Wie Dokument 1 vorgibt,
ist die dort beschriebene Technik nur in der Lage die untere Grenze
eines Temperaturbereiches um ungefähr 180 Grad Celsius zu
locker, wodurch die das NOx selektiv reduzierende Abgasreinigungsbearbeitung
erreicht werden kann, und ist nicht in der Lage, eine derart drastische Verbesserung
der Abgasreinigungseffizienz in niedrigen Temperaturbereich zu bieten.
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Bei
der im Dokument 1 beschriebenen Technik muss zur Erzeugung von NO2 der Vor-Oxidationskatalysator an jeden
Abgassauslass eines Zylinders des Motors separat angeordnet sein.
Aus diesem Grund hat die in Dokument 1 beschriebene Technik das
Problem, dass der Aufbau der Abgasreinigungseinrichtung erheblich
kompliziert wird und weiterhin, dass die Produktionskosten unweigerlich
steigen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasreinigungseinrichtung
für einen Motor vorzuschlagen, die geeignet ist, eine zufrieden
stellende Abgasreinigungseffizienz bezüglich NOx auch in
niedrigen Temperaturbereichen zu realisieren während eine
Produktionskostenerhöhung, hervorgerufen durch eine komplizierte
Einrichtung, verhindert wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine
Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor gelöst,
umfassend einen NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp, der
in einen Abgasweg eines Motors eingefügt ist, und im Abgas
des Motors enthaltenes NOx durch Nutzung von Ammoniak als Reduktionsmittel
selektiv reduziert; und ein EGR-Mittel, das eingerichtet ist zur Rückleitung
von Abgas des Motors auf eine Einlassseite des Motors, dadurch gekennzeichnet,
dass die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin umfasst: ein Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel,
das eingerichtet ist zur Abschätzung einer Abgasreinigungseffizienz
des NOx-Katalysators bezüglich des NOx; ein Zielabgasreinigungseffizienz-Berechnungsmittel, das
eingerichtet ist zur Berechnung einer Zielabgasreinigungseffizienz
bezüglich des NOx basierend auf einen Betriebszustand des
Motors; und ein Steuermittel, das eingerichtet ist zur Steuerung
des EGR-Mittels, um eine Abnahme der geschätzten Abgasreinigungseffizienz
zu der Zielabgasreinigungseffizienz zu kompensieren.
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Wenn
die Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx aufgrund
einer Verringerung der Temperatur des NOx-Katalysators reduziert
wird, dann wird entsprechend ebenfalls die Reinigungseffizienz bezüglich
des NOx reduziert, welche durch das Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel
abgeschätzt wird. Die abschätzte Abgasreinigungseffizienz
bezüglich des NOx zeigt daher einen kleineren Wert als
die Zielabgasreinigungseffizienz, die gemäß des
Betriebszustands des Motors auf einen optimalen Wert festgelegt
wird. Das Steuermittel steuert das EGR-Mittel, um die Abnahme der
geschätzten Abgasreinigungseffizienz auf die Zielabgasreinigungseffizienz
zu kompensieren. Im Ergebnis wird eine EGR-Gasmenge erhöht,
welche auf die Einlassseite des Motors zurückgeleitet wird,
und welche die Verbrennungstemperaturen in den Zylindern des Motors senkt.
Dies reduziert eine NOx-Emissionsmenge von den Zylinder und ermöglicht
ausreichende Reinigungseffizienz bezüglich des NOx auch
bei niedrigen Temperaturbereichen. Weil die Abgasreinigungseffizienz
des NOx-Katalysators bezüglich des NOx durch Nutzung des
existierenden EGR-Mittels kompensiert wird, wird die Einrichtung
nicht so kompliziert.
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Vorzugsweise
kann bei der Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor
ein Steuermittel eine durch das EGR-Mittel rückgeführte
Abgasmenge begrenzen, um gleich oder kleiner zu sein als eine vorbestimmte
obere Grenzmenge, um ein Luftüberschussverhältnis
zu erreichen, dass ausreichend ist, vom Motor ausgestoßenen
Rauch zu unterdrücken.
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Wenn
die EGR Gasmenge als Reaktion auf eine Verringerung der Abgasreinigungseffizienz
des NOx-Katalysators bezüglich des NOx erhöht
wird, dann kann das Luftüberschussverhältnis in
den Zylindern erheblich reduziert werden. Dies kann den vom Motor
ausgestoßenen Rauch erhöhen. Wenn die Abgasreinigungseinrichtung
für einen Motor derart aufgebaut ist begrenzt das Steuermittel
dennoch die EGR-Gasmenge auf einen gleichen oder kleineren Wert
als den vorbestimmten Grenzwert, so dass der Rauch unterdrückt
werden kann. Dies beugt einer Rauchverstärkung vor, die
einem erheblichen Abfall des Luftüberschussverhältnisses
in den Zylindern zuzuschreiben ist.
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Insbesondere
kann die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor weiterhin
ein Sauerstoffkonzentration-Erkennungsmittel umfassen, das eingerichtet
ist zur Erkennung einer Sauerstoffkonzentration im in die Zylinder
des Motors geleiteten Einlassgas, wobei das Steuermittel umfassen
kann: ein NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsmittel, das eingerichtet
ist zur Berechnung eines Abnahmefaktors, wie beispielsweise einem
numerischen Anzeigeindex, eines Abnahmezustandes einer NOx-Erzeugungsmenge
in den Zylindern des Motors bei der durch das Sauerstoffkonzentration-Erkennungsmittel
erkannten Sauerstoffkonzentration basierend auf NOx-Erzeugungscharakteristiken
in den Zylindern des Motors bezüglich der Sauerstoffkonzentration
im Einlassgas; ein Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel, das
eingerichtet ist zur Korrektur des NOx-Abnahmefaktors entsprechend
eines Verhältnisses zwischen der durch das Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel
geschätzten Abgasreinigungseffizienz und der Zielabgasreinigungseffizienz,
und zur Berechnung einer Sauerstoffkonzentration korrespondierend
mit dem korrigierten NOx-Abnahmefaktor als Zielsauerstoffkonzentration
basierend auf den NOx Erzeugungscharakteristiken; und ein EGR-Steuermittel das
eingerichtet ist zur Steuerung des EGR-Mittels entsprechend der
durch das Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel berechneten
Zielsauerstoffkonzentration.
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Wenn
die Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx aufgrund
einer Verringerung der Temperatur des NOx-Katalysators wie oben
erwähnt reduziert wird, dann wird ebenfalls die vom Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel
abgeschätzte Abgasreinigungseffizienz entsprechend reduziert.
Die geschätzte Abgasreinigungseffizienz zeigt daher einen niedrigeren
Wert als die Zielabgasreinigungseffizienz, die entsprechend des
Betriebszustandes des Motors auf einen optimalen Wert festgelegt
wird. Aus dieser Sicht kann das Verhältnis zwischen der
geschätzten Abgasreinigungseffizienz und der Zielabgasreinigungseffizienz
als ein Anzeigeindex betrachtet werden, wie viel der Abgasreinigungseffizienz
des NOx-Katalysators bezüglich des NOx verbessert werden
sollten. Die NOx Erzeugungsmenge in den Zylindern des Motors variiert
gemäß vorbestimmter NOx-Erzeugungscharakteristiken
entsprechend der Sauerstoffkonzentration im in die Zylinder des
Motors angesaugten Ansauggas. Basierend auf derartige NOx Erzeugungscharakteristiken
berechnet das NOx Abnahmefaktorberechnungsmittel den Abnahmefaktor
als einen numerischen Anzeigeindex des reduzierten Zustandes der
NOx-Erzeugungsmenge in den Zylindern des Motors bei der Abgaskonzentration
im Abgas. Das Zielsauerstoffkonzentrationsberechnungsmittel korrigiert
den derart berechneten NOx-Abnahmefaktor gemäß des
Verhältnisses zwischen der geschätzten Abgasreinigungseffizienz
und der Zielabreinigungseffizienz. Das Zielsauerstoffkonzentrationsberechnungsmittel
berechnet die Sauerstoffkonzentration korrespondierend zum korrigierten NOx-Abnahmefaktor
als Zielsauerstoffkonzentration basierend auf den NOx-Erzeugungscharakteristiken. Das
EGR Steuermittel steuert das EGR Mittel gemäß der
Zielsauerstoffkonzentration. Im Ergebnis wird die auf die Einlassseite
des Motors zurückgeleitete EGR-Gasmenge vergrößert,
was die Verbrennungstemperaturen in den Zylindern drückt.
Dies reduziert die NOx-Ausstoßmenge aus den Zylindern und
ermöglicht ausreichende Reinigungseffizienz bezüglich des
NOx auch unter einem niedrigeren Temperaturbereich.
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Vorzugsweise
kann die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor weiterhin
ein Verschlechterungs-Erkennungsmittel umfassen, das eingerichtet ist
zur Erkennung eines Verschlechterungszustandes des NOx-Katalysators,
wobei das Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel die vom
Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel abgeschätzte
Abgasreinigungseffizienz gemäß dem Verschlechterungszustand
des NOx-Katalysators korrigiert werden kann, welcher vom Verschlechterungs-Erkennungsmittel erkannt
wird, und die korrigierte abgeschätzte Abgasreinigungseffizienz
auf die Korrektur des NOx-Abnahmefaktors angewendet werden kann.
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Wenn
die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor derart aufgebaut
ist, dann wird der NOx Abnahmefaktor gemäß der
geschätzten Abgasreinigungseffizienz korrigiert, die durch
Wiedergabe des Verschlechterungszustandes des NOx-Katalysators erhalten
wird. Das EGR Steuermittel steuert das EGR-Mittel gemäß der
Zielsauerstoffkonzentration, die mit dem derart korrigierten NOx
Abnahmefaktor korrespondiert. Wenn der NOx-Katalysator nachlasst,
wird folglich die EGR Steuerung geeignet ausgeführt, wodurch
eine Verringerung der Abgasreinigungsefzienz des NOx-Katalysators
bezüglich des NOx ausreichend kompensiert wird.
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Vorzugsweise
kann bei einer Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor
das EGR-Steuermittel eine Abgasmenge, die vom EGR-Mittel rückgeführt
wird, auf einen gleichen oder kleineren Wert begrenzen als der vorbestimmte
obere Grenzwert, um ein Luftüberschussverhältnis
zu erreichen, das ausreichend ist, den vom Motor ausgestoßenen
Rauch zu unterdrücken.
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Wenn
die EGR-Gasmenge gemäß der Verringerung der Abgasreinigungseffizienz
des NOx-Katalysators bezüglich des NOx erhöht
wird, kann das Luftüberschussverhältnis in den
Zylindern erheblich reduziert werden. Dies kann den vom Motor ausgestoßenen
Rauch verstärken. Wenn die Abgasreinigungseinrichtung für
einen Motor derart aufgebaut wird beschränkt das EGR-Steuermittel
dennoch die EGR-Gasmenge auf eine gleiche oder kleinere Menge als
die vorbestimmte obere Grenzmenge, um den Rauch zu unterdrücken.
Dies verhindert die Rauchverstärkung, die dem extremen
Abfall des Luftüberschussverhältnisses in den
Zylindern zuzuschreiben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der im Folgenden gegebenen detaillierten
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen verständlicher, die
nur zu Illustrationszwecken dienen und daher die vorliegende Erfindung
nicht begrenzen:
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1 ist
eine Ansicht, die den Gesamtaufbau einer Abgasreinigungseinrichtung
für einen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform
zeigt;
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2 ist
ein Blockdiagramm, dass die Verarbeitungsschritte einer ECU für
eine Reinigungseffizienz-Gegensteuerung zeigt; und
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3 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen Einlass-O2-Konzentration
und einem NOx-Abnahmefaktor zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert
mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht, die den Gesamtaufbau einer Abgasreinigungseinrichtung
für einen Motor gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Ein Motor 1 ist als ein Inline-Sechszylinder-Dieselmotor
aufgebaut und in einem Fahrzeug installiert. Ein Kraftstoffeinspritzventil 2 ist
an jedem Zylinder des Motors 1 vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzventile 2 werden mit
Druckkraftstoff aus einem Common Rail 3 versorgt und mit
einer Taktung geöffnet, die für einen Betriebszustand
des Motors 1 geeignet ist, den Kraftstoff in die Zylinder
einzuspritzen.
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Ein
Ansaugverteiler 4 ist auf einer Einlassseite des Motors 1 befestigt.
In einem an den Ansaugverteiler 4 angeschlossenen Ansaugweg 5 sind
eingefügt ein Luftreiniger 6, ein Kompressor 7a eines Turboladers 7,
ein Ladeluftkühler 8 und ein Ansaugdrosselventil 9,
das durch ein Stellglied 9a angesteuert wird sich zu öffnen
und zu schließen, in der Reihenfolge von stromaufwärts
nach stromabwärts.
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Ein
Abgasverteiler 10 ist auf einer Abgasseite des Motors 1 befestigt.
Eine Abgasleitung 11 ist mit einem Abgasverteiler 10 über
eine Turbine 7b des Turboladers 7 verbunden, welche
mechanisch mit dem Kompressor 7a verbunden ist. In die
Abgasleitung 11 ist ein Abgasdrosselventil 12 eingefügt,
welche durch ein Stellglied 12a angesteuert wird sich zu öffnen
und sich zu schließen.
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Während
des Betriebs des Motors 1 wird Ansaugluft, die über
den Luftreiniger 6 in die Ansaugleitung 5 eingesaugt
wird, durch den Kompressor 7a des Turboladers 7 unter
Druck gesetzt. Die unter Druck gesetzte Ansaugluft strömt
durch den Ladeluftkühler 8, das Ansaugdrosselventil 9 und
den Ansaugverteiler 4, um auf die Zylinder aufgeteilt zu
werden und wird während eines Ansaughubes der Zylinder
in die Zylinder eingeführt. Der Kraftstoff wird aus dem Kraftstoffeinspritzventil 2 in
die Zylinder unter geeigneter Taktung eingespritzt und wird in der
Nähe eines oberen Kompressionstotpunktes verbrannt und
umgesetzt. Verbrennungsabgas passiert den Abgasverteiler 10 und
treibt die Turbine 7b rotierend an. Das Abgas wird dann über
den Abgasweg 11 nach außen abgeführt.
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Der
Ansaugverteiler 4 und der Abgasverteiler 10 sind
miteinander über einen EGR-Weg (EGR-Mittel) 17 verbunden.
Im EGR-Weg 17 ist ein EGR Ventil (EGR-Mittel) 18,
das durch ein Stellglied 18a angesteuert wird sich zu öffnen
und zu schließen, und ein EGR-Kühler 19 eingefügt.
Während des Betriebs des Motors 1 wird ein Teil
des Abgases als EGR-Gas vom Abgasverteiler 10 her zum Einlassverteiler 4 enstprechend
einer Öffnungsstellung des EGR-Ventil 18 zurückgeführt.
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Die
Abgasreinigungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in den Abgasweg 11 eingefügt. Die
Abgasreinigungseinrichtung ist in einem Oberstromgehäuse 31 und
in einem Unterstromgehäuse 32 aufgenommen. Grundsätzlich
sind die Gehäuse 31 und 32 und ein nicht
gezeigter Schalldämpfer miteinander über Leitungen 33a bis 33c verbunden.
Der Abgasweg 11 wird aus diesen drei Elementen gebildet.
In Reihenfolge von stromaufwärts des Abgasweges 11 ist
das Abgasdrosselventil 12, das stromabwärts der
Turbine 7b des Turboladers 7 angeordnet ist, mit
dem Oberstromgehäuse 31 über eine erste
Leitung 33a verbunden. Das Oberstromgehäuse 31 ist
mit dem Unterstromgehäuse 32 über eine
zweite Leitung 33b verbunden. Das Unterstromgehäuse 32 ist
mit dem Schalldämpfer über eine dritte Leitung 33c verbunden.
Der Schalldämpfer hat eine Rückseite, welche gegen
die Atmosphäre offen ist.
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Das
Oberstromgehäuse 31 und das Unterstromgehäuse 32 haben
jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form, die sich in longitudinaler Richtung
des Fahrzeugs erstreckt. Der Vorstufenoxidationskatalysator 34 ist
auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Oberstromgehäuses 31 aufgenommen.
Ein Wand-DPF (Dieselpartikelfilter) vom Durchflusstyp 35 ist
auf der stromabwärts gelegenen Seite des Oberstromgehäuses 31 aufgenommen.
Der DPF 35 hat eine Funktion zum Einfangen von im Abgas enthaltenen
Partikel. Das Oberstromgehäuse 31 erstreckt sich
unter Beibehaltung der Querschnittsform rückwärts
von einer Position, an der der DPF 35 angeordnet ist. Dann
wird stromabwärts des DPF 35 innerhalb des Oberstromgehäuses 31 ein
Raum gebildet. Der Raum wird als Sprühverteilkammer 36 bezeichnet.
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In
der Sprühverteilkammer 36 ist eine Rippeneinrichtung 37 zur
Erzeugung eines Wirbelstromes im Abgas angeordnet. Die Rippeneinrichtung 37 der
vorliegenden Erfindung ist aus vielen Rippen 37a gebildet,
die in einer aufrechten Position um eine innere Umfangswand des
Oberstromgehäuses 31 befestigt sind. Jede Rippe 37a der
Rippeneinrichtung 37 ist unter einem vorbestimmten Winkel
zu einer Abgasstromrichtung angeordnet, wodurch ein Wirbelstrom
gebildet wird mit seinem Zentrum auf der Achse des Oberstromgehäuses 31.
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Eine
Einspritzdüse 38 ist auf einer äußeren Umfangswand
des Oberstromgehäuses 31 fixiert, um stromabwärts
der Rippeneinrichtung 37 angeordnet zu sein. Die Einspritzdüse 38 ist
so konfiguriert, dass sie Harnstoffwassergemisch einspritzen kann, welches
durch Druck aus einem nicht gezeigten Tank in die Sprühverteilkammer 36 zugeführt
wird. Die Einspritzdüse 38 ist gleichzeitig ausgelegt
zur Einspritzung des Harnstoffwassergemisches in einer sich mit der
Abgasstromrichtung im rechten Winkel schneidenden Richtung, um im
Zentrum des Oberstromgehäuses 31 orientiert zu
sein. Ein Tempera tursensor 39 ist zwischen der Rippeneinrichtung 37 und
der Einspritzdüse 38 angeordnet. Der Temperatursensor 39 misst
die Abgastemperatur Tnz1 innerhalb der Sprühverteilkammer 36.
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Ein
SCR Katalysator (NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp) 40 ist
auf der stromaufwärts gelegenen Seite im Unterstromgehäuse 32 aufgenommen.
Ein Nachstufenoxidationskatalysator 41 ist auf der stromabwärts
gelegenen Seite im Unterstromgehäuse 32 aufgenommen.
Wie später noch erwähnt wird, hat der SCR Katalysator 40 eine
Funktion der Abgasreinigung durch selektive Reduktion des im Abgas
enthaltenen NOx.
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Eine
ECU (electronic control unit) 51, die ebenfalls nicht gezeigt
ist, ist im Fahrzeug installiert und umfasst eine Eingabe/Ausgabeeinrichtung, Speichereinrichtungen
(wie beispielsweise ROM und RAM) zum Speichern von Steuerprogrammen,
Steuerkennfeldern, etc., eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU),
Taktzähler, und dergleichen. Mit einer Eingangsseite der
ECU 51 sind verschiedene Sensoren verbunden umfassend den
Temperatursensor 39, einen Drehzahlsensor 52,
einen Ansaug-O2-Sensor (Sauerstoffkonzentrations-Erkennungsmittel) 53,
einen Katalysatortemperatursensor 54, einen Beschleunigungspositionssensor 55,
einen NOx-Sensor 56 etc..
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Der
Drehzahlsensor 52 erkennt die Drehzahl Ne des Motors 1.
Der Ansaug-O2-Sensor 53 ist im Ansaugverteiler 4 angeordnet
und erkennt die O2-Konzentration in der
in die Zylinder geleiteten Ansaugluft. Der Katalysatortemperatursensor 54 misst die
SCR-Temperatur Tcat, nämlich die Temperatur des SCR Katalysators 40.
Der Beschleunigungspositionssensor 55 erkennt die Betätigungsstärke
Acc eines Gaspedals. Der NOx Sensor 56 erkennt die NOx Emissionsmenge
aus den SCR Katalysator 40.
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Mit
einer Ausgangsseite der ECU 51 sind verschiedene Einrichtungen
verbunden umfassend Aktuatoren 9a, 12a und 18a des
Ansaugdrosselventils 9, des Abgasdrosselventils 12 und
des EGR Ventils 18, sowie entsprechend des Kraftstoffeinspritzventils 2,
der Einspritzdüse 38, etc.
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Beispielsweise
legt die ECU 51 eine Kraftstoffeinspritzmenge Q gemäß eines
gegebenen Kennfeldes basierend auf der Motordrehzahl Ne und der
Gaspedalbetätigungsmen ge Acc fest, und bestimmt die Kraftstoffeinspritztaktung
IT gemäß einen gegebenen Kennfeld basierend auf
der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Motordrehzahl Ne. Die ECU 51 steuert
den Antrieb der Kraftstoffeinspritzventile 2 gemäß der
Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritztaktung IT.
Die ECU 51 steuert somit die Kraftstoffeinspritzventile 2 an,
den Kraftstoff in die Zylinder einzuspritzen, um dadurch den Motor 1 zu
betätigen.
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Basierend
auf der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Motordrehzahl Ne unterscheidet
die ECU 51 zwischen einem Bereich, in welchem EGR ausgeführt
wird, und einem Bereich, in welchem EGR nicht ausgeführt
wird. Im EGR Ausführungsbereich steuert die ECU 51 die
Aktuatoren 18a und 9a des EGR Ventils 18 und
des Ansaugdrosselventils 9 entsprechend gemäß der
Ziel EGR Menge, die aus dem Kennfeld bestimmt wird. Aufgrund dieser
EGR-Steuerung im EGR-Ausführungsbereich wird das Abgas
innerhalb des Abgasverteilers 10 als EGR-Gas durch die EGR-Leitung 17 an
den Ansaugverteiler 4 durch Öffnung des EGR-Ventils 18 zurückgeführt.
Zur gleichen Zeit wird negativer Druck innerhalb des Ansaugverteilers 4 durch
Schließen des Ansaugdrosselventils 9 erhöht,
wodurch die Rückleitung des EGR-Gases begünstigt
wird. Die mit der Ziel-EGR-Menge korrespondierende EGR-Gasrückführung
senkt die Kraftstofftemperaturen in den Zylindern und reduziert
die NOx-Emissionsmenge des Motors 1.
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Die
ECU 51 steuert ferner die Harnstoffwassgemischeinspritzmenge
der Einspritzdüse 38 gemäß der
Abgastemperatur Tnz1, die vom Temperatursensor 39 gemessen
wird, und dergleichen. Das eingespritzte Harnstoffwassergemisch
wird durch die Abgashitze und den im Abgas enthaltenen Wasserdampf
hydrolysiert, wodurch Ammoniak (NH3) erzeugt
wird. Weil der SCR-Katalysator 40 das Ammoniak als Reduktionsmittel
benutzt wird das im Abgas enthaltene NOx in unschädliches
N2 reduziert und das Abgas wird gereinigt.
In diesem Prozess wird überschüssiges Ammoniak
aus dem Abgas durch den Nachstufenoxidationskatalysator 41 entfernt.
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Wegen
Fahrzuständen wie beispielsweise Staus in städtischen
Umgebungen oder Umwelteinflüssen wie beispielsweise kalte
Bereiche in denen die Außentemperatur niedrig ist, wird
wie bei der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt
ein Problem erzeugt, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 40 unter
die Aktivierungstemperatur fällt, und weiterhin dass die
Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx drastisch abnimmt.
Angesichts dieses Problems bietet die vorliegende Ausführungsform eine
Maßnahme zur Kompensation der Abnahme der Abgasreinigungseffizienz
des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx durch
Steuerung der EGR-Menge gemäß einer Abnahmemenge
der Abgasreinigungseffizienz wenn die Effizienz aufgrund eines Temperaturabfalls
abnimmt. Eine Reinigungseffizienz-EGR-Steuerung, die von der ECU 51 zur
Erzielung dieser Maßnahme durchgeführt wird, wird
nun bezüglich 2 beschrieben. 2 ist
ein Blockdiagramm, dass die Verarbeitungsabläufe der ECU 51 für
die Reinigungseffizienzgegensteuerung zeigt.
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Als
Bestandteile der Ausführung der Reinigungseffizienzgegensteuerung
hat die ECU 51 einen Zielwertberechnungsabschnitt 61 und
einen EGR/Drosselsteuerabschnitt (EGR Steuermittel) 62. Der
Zielwertberechnungsabschnitt 61 führt eine Funktion
zur Berechnung eines Zielwertes der Ansaug-O2-Konzentration
aus, welche mit der zum Kompensieren der Abnahme der Abgasreinigungseffizienz
des SCR-Katalysators 40 erforderlichen EGR Menge korrespondiert.
Der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 führt eine Funktion
zur Anpassung der Gegenwärtigen Ansaug-O2-Konzentration
auf die Zielansaug-O2-Konzentration durch Steuerung des Antriebs
der Aktuatoren 9a und 18a des Ansaugdrosselventils 9 und
entsprechend des EGR-Ventils 18 aus. Der EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 führt
ferner eine EGR-Steuerung aus basierend auf dem EGR-Ausführungsbereich
und dem EGR-Nichtausführungsbereich.
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Zunächst
wird der Zielwertberechnungsabschnitt 61 beschrieben. Ein
NOx-Abgasmengen-Berechnungsabschnitt 71 erhält
die aus den Zylindern des Motors 1 emittierte NOx-Menge,
oder so genannte Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge, aus einem gegebenen
Kennfeld basierend auf der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge
Q. Dieses Kennfeld wird unter der Prämisse der NOx-Emissionscharakteristiken
des Motors 1 in einem Zustand gebildet, wo die EGR-Steuerung
nicht ausgeführt wird. Die hier erhaltene NOx-Emissionsmenge
ist frei von einem Einfluss der Unterdrückung der Verbrennungsgeschwindigkeit,
welche durch die EGR-Gasrückführung hervorgerufen
wird.
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Ein
NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsabschnitt (NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsmittel) 72 behält
einen NOx-Abnahmefaktor K aus einen gegebenen Kennfeld basierend
auf der O2-Konzentration in die Zylinder geleiteten Ansaugluft (Ansaug-O2-Konzentration).
Der NOx-Abnahmefaktor K ist ein Anzeigeindex eines Abnahmezustandes
der Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge, welcher aus der EGR-Gasrückführung
resultiert. 3 zeigt Charakteristiken des
Kennfeldes. Wie in 3 dargestellt, verändert
sich die Ansaug-O2-Konzentration, die basierend auf einer Skala
der horizontalen Achse angezeigt wird, gemäß der
EGR-Gasmenge (EGR-Menge), die aus dem Abgas auf die Ansaugseite
zurückgeführt wird. Wenn die EGR nicht ausgeführt
wird (das heißt die EGR-Menge Null ist), wird – um
genauer zu werden – die Ansaug-O2-Konzentration 21% korrespondierend
mit einer gewöhnlichen atmosphärischen Zusammensetzung,
und der NOx-Abnahmefaktor K ist 1,0, das heißt ein Maximalwert.
Aus diesem Zustand fällt die Ansaug-O2-Konzentration proportional
zum Anstieg der EGR-Menge ab. Die NOx-Erzeugungsmenge innerhalb
der Zylinder fällt entsprechend aufgrund der Senkung der
Verbrennungsgeschwindigkeit ab. Folglich zeigt der NOx-Abnahmefaktor
K einen kleinen Wert.
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Die
Ansaug-O2-Konzentration kann aus dem Betriebszustand des Motors 1 berechnet
werden, anstatt einer Detektion unter Benutzung des Sensors. Ein
Verfahren dazu ist bekannt und wird daher hier nicht im Detail beschrieben.
Beispielsweise kann die Ansaug-O2-Konzentration
auf die folgende Weise erhalten werden. Zunächst wird die
in die Zylinder zugeführte EGR-Gasmenge berechnet, und
zwar aus einer Frischluftmenge, die aus der Ausgabe eines nicht
gezeigten Luftdurchflusssensors oder dergleichen erhalten wird.
Folglich wird die Konzentration des verbleibenden O2 im EGR-Gas
aus der Kraftstoffeinspritzmenge abgeschätzt. Die O2-Konzentration in die Zylinder geleiteten
Ansauggas kann aus der Konzentration des verbleibenden O2 und der O2-Konzentration in der Frischluft abgeschätzt
werden, welche auf die oben genannte Weise erhalten werden.
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Die
vom NOx-Emissionsmengen-Berechnungsabschnitt 71 erhaltene
NOx-Emissionsmenge und der vom NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsabschnitt 72 erhaltene
NOx-Abnahmefaktor K werden einem Multiplizierabschnitt 73 zugeführt,
um miteinander multipliziert zu werden. Die durch Multiplikation der
vom NOx-Emissionsmengen-Berechnungsabschnitt 71 erhaltenen
NOx-Emissionsmenge mit dem NOx-Abnahmekoeffizient K erhaltene NOx-Emissionsmenge
stellt die Motorabgabe- NOx-Emissionsmenge dar, welche einen Ausführungszustand
des EGR widerspiegelt.
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Ein
Schätzreinigungseffizienz-Berechnungsabschnitt (Abgasreinigungseffizienzabschätzmittel) 74 erhält
die geschätzte Abgasreinigungseffizient η des
SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx aus einen
gegebenen Kennfeld basierend auf der SCR-Temperatur Tcat und dem
SV-Verhältnis. Die SCR Temperatur Tcat und das SV-Verhältnisses
sind Faktoren, welche die Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich
des NOx beeinflussen. Wenn sich mit anderen Worten die SCR-Temperatur
Tcat verringert, dann verringert sich auch die Abgasreinigungseffizient
des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx. Das
SV-Verhältnis ist ein Verhältnis zwischen einem
Abgasdurchsatz des Motors 1 und der Kapazität
des SCR-Katalysators 40. Weil der Abgasdurchsatz relativ
zur Katalysatorkapazität ansteigt wird die Abgasmenge pro
Kapazitätseinheit, die im SCR-Katalysator 40 verarbeitet
werden muss, größer, und entsprechend nimmt die
Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des
NOx ab. Obwohl die Katalysatorkapazität bekannt ist verändert
sich der Abgasdurchsatz entsprechend dem Betriebszustand des Motors 1.
Aus diesem Grund wird das SV-Verhältnis aus der Katalysatorkapazität
und dem Abgasdurchsatz erhalten durch Addition der beispielsweise
durch Benutzung des Luftstromsensors erhaltenen Frischluftmenge
zur Kraftstoffeinspritzmenge.
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Die
Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge und die geschätzte Abgasreinigungseffizienz η werden
dem Multiplizierabschnitt 75 zugeleitet und miteinander
multipliziert. Die NOx-Emissionsmenge, die nach der Motorabgabe
NOx-Emissionsmenge erhalten wird, wird mit der geschätzten
Abgasreinigungseffizienz η multipliziert, und bedeutet
eine NOx-Emissionsmenge die aus einem Endstück durch den SCR-Katalysator 40 in
die Atmosphäre emittiert wird. Eine derartige NOx-Emissionsmenge,
die unter Benutzung der Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge erhalten
wird, und die geschätzte Abgasreinigungseffizienz η werden
im folgenden als geschätzte NOx-Emissionsmenge bezeichnet.
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Die
geschätzte NOx-Emissionsmenge wird einem Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt
(Verschlechterungserkennungsmittel) 76 zusammen mit der
gegenwärtigen NOx-Emissionsmenge zugeleitet, welche vom
NOx-Sensor 56 erkannt wird. Der Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt
erhält einen Verschlechterungsfaktor Kcat des SCR-Katalysators 40 basierend
auf diesen NOx-Emissionsmengen. In Folge der obigen Berechnungsverarbeitungen
wird die geschätzte NOx-Emissionsmenge unter der Prämisse
berechnet, dass der SCR-Katalysator 40 noch nicht nachgelassen
hat. Der NOx-Sensor 56 erkennt die gegenwärtige NOx-Emissionsmenge,
die einen gegenwärtigen Verschlechterungszustand des SCR-Katalysators 40 widerspiegelt,
und die einen Wert gleich oder größer zeigt als
die geschätzte NOx-Emissionsmenge. Der Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt 76 vergleicht Änderungen
beider Werte innerhalb eines bestimmten Zeitmaßstabes,
um dadurch den Verschlechterungsfaktor Kcat als einen Index zu finden, der
den gegenwärtigen Verschlechterungszustand des SCR-Katalysators 40 widerspiegelt.
Der Verschlechterungsfaktor Kcat wird 1 wenn der SCR-Katalysator 40 nicht
nachgelassen hat und verringert sich proportional wenn die Verschlechterung
des SCR-Katalysators 40 sich erhöht hat.
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Der
vom Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt 76 berechnete
Verschlechterungsfaktor Kcat wird einem Multiplizierabschnitt 77 zugeleitet
und wird mit der geschätzten Abgasreinigungseffizienz η vom
Abschätzreinigungseffizienz-Berechnungsabschnitt 74 multipliziert.
Der durch die Multiplikation erhaltene Wert kann als ein Schätzwert
der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich
des NOx betrachtet werden, welcher den gegenwärtigen Verschlechterungszustand
des SCR-Katalysators 40 widerspiegelt.
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Ein
Zielreinigungseffizienz-Berechnungsabschnitt (Zielabgasreinigungseffizienzberechnungsmittel) 78 erhält
die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt vom SCR-Katalysator 40 bezüglich
dem NOx aus einem gegebenen Kennfeld basierend auf der Motordrehzahl
Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q. Die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt
ist die optimale Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 für die
jeden Betriebsbereich des Motors 1. Die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt
wird als ein Zielwert der Abgasreinigungseffizienz bezüglich
des NOx erhalten, und ist am besten geeignet für jeden
Betriebsbereich unter Beachtung der Bedingungen umfassend beispielsweise
Rauchemissionsmenge und dergleichen, die eine gegenläufige
Emissionscharakteristik zum NOx hat und daher in Beziehung zur NOx-Emissionsmenge
steht.
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Die
Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt und die geschätzte
Abgasreinigungseffizienz η multipliziert mit dem Verschlechterungsfaktor
Kcat im Multiplizierabschnitt 77 werden einem Abweichungsverhältnisberechnungsabschnitt 79 zugeleitet.
Der Abweichungsverhältnisberechnungsabschnitt 79 berechnet
ein Reinigungseffizienz- Berechnungsverhältnis R (= η/ηtgt)
als Verhältnis zwischen diesen beiden Werten. Die geschätzte
NOx-Reinigungseffizienz η, ausgegeben vom Multiplizierabschnitt 77,
ist die gegenwärtige Abgasreinigungseffizienz bezüglich
des NOx, die den gegenwärtigen Temperatursturz und Verschlechterung
des SCR-Katalysators 40 und dergleichen widerspiegelt.
Die geschätzte NOx-Reinigungseffizienz η zeigt
daher einen niedrigeren Wert als die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt, die
den optimalen Wert zeigt. Folglich kann das Reinigungseffizienzabweichungsverhältnis
R, dass ein Verhältnis zwischen der Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt
und der geschätzten Abgasreinigungseffizienz η ist,
betrachtet werden als ein Anzeigeindex davon, wie sehr die Abgasreinigungseffizienz
des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx verbessert werden
sollte.
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Das
berechnete Reinigungseffizienzabweichungsverhältnis R wird
an den Multiplizierabschnitt 80 geleitet. Das Reinigungseffizienzabweichungsverhältnis
R wird mit den NOx-Abnahmefaktor K multipliziert, der vom NOx-Abnahmefaktorberechnungsabschnitt 72 berechnet
wird, und dadurch wird der Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt erhalten.
Mit anderen Worten wird der Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt berechnet
aus dem gegenwärtigen NOx-Abnahmefaktor K, als einen Wert
gemäß einer erforderlichen Verbesserungsmenge
der Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx korrigiert.
Basierend auf dem Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt erhält ein
Zielansaug-O2-Konzentrations-Berechnungsabschnitt (Zielsauerstoffkonzentrationsberechnungsmittel) 81 eine
Zielansaug-O2-Konzentration vom Ziel-NOx-Abnahmefaktor
Ktgt durch die Gegenverarbeitung des NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsabschnittes 72 gemäß dem
Kennfeld aus 3.
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Das
Vorgenannte ist die Verarbeitung, die ausgeführt im Zielwertberechnungsabschnitt 61 der ECU 51 wird.
Die berechnete Zielansaug-O2-Konzentration
wird den EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 zusammen mit der
gegenwärtigen Ansaug-O2-Konzentration
zugeleitet, die vom Ansaug-O2-Sensor 53 erkannt
wurde. Der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 führt
eine Rückführsteuerung der Ansaug-O2-Konzentration
basierend auf der Zielansaug-O2-Konzentration
aus und zwar durch Steuerung des Antriebs der Aktuatoren 9a und 18a des
Ansaugdrosselventils 9 und entsprechend des EGR-Ventils 18.
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Auf
die oben beschriebene Weise führen der Zielwertberechnungsabschnitt 61 und
der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 der ECU 51 die
Reinigungseffizienzgegensteuerung aus. Die Abnahme der Abgasreinigungseffizienz
des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx wird
durch Steuerung der EGR-Menge auf eine unten beschrieben Weise kompensiert, wenn
die Abgasreinigungseffizienz abnimmt, beispielsweise wegen Verkehrsstau
in städtischen Bereichen oder eines Temperatursturzes des
SCR-Katalysators 40 hervorgerufen durch einen Abfall der Außentemperaturluft
oder dergleichen, oder aufgrund der Verschlechterung des SCR-Katalysators 40 wegen
Langzeitbetriebes des SCR-Katalysators 40 oder dergleichen.
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Wenn
die Temperatur des SCR-Katalysators 40 abfällt,
dann wird die geschätzte NOx-Reinigungseffizienz η gemäß einer
Abnahme der SCR-Temperatur Tcat im Schätzreinigungseffizienz-Berechnungsmittel 74 reduziert.
Wenn der SCR-Katalysator 40 nachlässt, dann wird
die geschätzte Abgasreinigungseffizienz η durch
Multiplikation mit dem Verschlechterungsfaktor Kcat im Multiplizierabschnitt 77 gemäß einer
Verringerung des Verschlechterungsfaktors Kcat reduziert, der vom
Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt 76 berechnet
wurde. In jedem Fall wird das Reinigungseffizienzabweichverhältnis
R im Abweichverhältnisberechnungsabschnitt 79 abnehmend
gesetzt.
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Im
Multiplizierabschnitt 80 wird das Reinigungsverhältnisabweichverhältnis
R, welches auf diese Weise abfallend festgelegt wurde, mit dem NOx-Abnahmefaktor
K multipliziert, welcher mit der gegenwärtigen Ansaug-O2-Konzentration korrespondiert, um dadurch
den Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt zu berechnen, der einen niedrigeren
Wert anzeigt. Folglich erhält der Zielansaug-O2-Konzentrations-Berechnungsabschnitt 81 die
Zielansaug-O2-Konzentration, die mit dem
Ziel NOx-Abnahmefaktor Ktgt korrespondiert. Der EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 führt
die Steuerung der EGR-Menge gemäß der Zielanasaug-O2-Konzentration durch, wobei die gegenwärtige
Ansaug-O2-Konzentration in Richtung der Ziel-O2-Konzentration geregelt wird.
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Wenn
die gegenwärtige Ansaug-O2-Konzentration
in Richtung von A geregelt wird, wenn die Reinigungseffizienzgegensteuerung
als Reaktion auf eine Abnahme der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich
des NOx ausgeführt wird, wird beispielsweise wie in 3 gezeigt
der NOx-Abnahmefaktor K in diesem Moment auf den Ziel-NOx-Abnahmefaktor
Ktgt basierend auf dem Reinigungseffi zienzabweichverhältnis
R korrigiert. Die Zielansaug-O2-Konzentration
wird gemäß dem Ziel NOx-Abnahmefaktor Ktgt auf
B festgelegt und wird auf die Steuerung der EGR-Menge angewendet. Die
auf die Einlassseite des Motors 1 zurückgeleitete EGR-Gasmenge
wird entsprechend durch eine Abnahmemenge der Abgasreinigungseffizienz
des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx erhöht.
Daher wird als Ergebnis der Senkung der Verbrennungstemperaturen
in den Zylindern die NOx-Emissionsmenge aus den Zylindern reduziert.
Wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 40 in einem niedrigen
Temperaturbereich liegt oder in einer Situation, in der der SCR-Katalysator 40 noch
weiter nachlässt, ist es demgemäß möglich,
ausreichende Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx
zu realisieren.
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Weil
die Abgasreinigungseinrichtung der vorliegenden Erfindung die Abnahme
der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des
NOx durch Nutzung des vorhandenen EGR-Weges 17 und des
vorhandenen EGR-Ventils 18 kompensiert, ist der Aufbau
der Abgasreinigungseinrichtung der gleiche wie in herkömmlichen
Einrichtungen. Es ist damit möglich, den oben beschriebenen Betrieb
und die Vorteile zu erhalten, ohne den Aufbau der Abgasreinigungseinrichtung
zu verkomplizieren.
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Wenn
die Abnahmemenge der Abgasreinigungseffizienz bezüglich
des NOx, die durch den Temperaturabfall des SCR-Katalysators 40 oder
dergleichen erzeugt wird, insgesamt in die EGR-Menge eingeflossen
ist, besteht die Möglichkeit einer Rauchverstärkung
im Ergebnis eines starken Anstiegs der EGR-Menge, abhängig
vom Betriebsbereich. Um dieses Problem zu lösen kann beispielsweise
ein unterer Grenzwert der Ansaug-O2-Konzentration
für jeden Betriebsbereich des Motors 1 festgelegt
werden, so dass eine maximale EGR-Gasmenge gemäß dem unteren
Grenzwert beschränkt wird. Wenn solch ein unterer Grenzwert
der Ansaug-O2-Konzentration in der oben
beschriebenen Ausführungsform benutzt wird, führt
der EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 die Steuerung der EGR-Menge
durch Beschränkung der EGR-Gasmenge durch, so dass die
EGR-Gasmenge einen vorbestimmten oberen Grenzwert nicht übersteigt,
basierend auf den unteren Grenzwert der Ansau-O2-Konzentration.
Weil die Beschränkung der Ansaug-O2-Konzentration
zu der Beschränkung eines Luftüberschussverhältnisses
des Motors 1 führt, wenn der Motor von einem Typ
ist, der die EGR-Steuerung gemäß eines Zielluftüberschussverhältnisses ausführt,
dass aus dem Betriebszustand bestimmt wird, kann der untere Grenzwert
auf das Zielluftüberschussverhältnis festgelegt
werden. Wenn solch ein unterer Grenzwert der Ansaug-O2-Konzentration oder
der untere Grenzwert des Zielluftüberschussverhältnisses
in der oben beschriebenen Ausführungsform benutzt wird
führt der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 die Steuerung
der EGR-Menge so durch, dass eine Rückführmenge
des EGR-Gases einen vorbestimmten oberen Grenzwert nicht erreicht, basierend
auf dem unteren Grenzwert der Ansaug-O2-Konzentration
oder demjenigen des Zielluftüberschussverhältnisses.
Wenn die EGR-Gasmenge auf eine gleiche oder kleinere Menge als die vorbestimmte
untere Grenzmenge beschränkt wird, ist es mit diesen Steuerungen
möglich, eine Rauchverstärkung zu verhindern,
die einem starken Abfall des Luftüberschussverhältnisses
in den Zylindern zuzuschreiben ist, zusätzlich zum Betrieb
und den Vorteilen der oben beschriebenen Ausführungsform.
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Auch
wenn dies das Ende der Beschreibungen der Ausführungsform
ist, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Beispielsweise ist in der Ausführungsform die Erfindung
auf die Abgasreinigungseinrichtung angewendet, die für
den Dieselmotor 1 ausgelegt ist. Dennoch ist die vorliegende
Erfindung nicht exklusiv auf den Dieselmotor anwendbar. Die Erfindung
kann beispielsweise auf einen Benzinmotor angewendet werden. Der
EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 steuert die EGR-Menge durch
Steuerung der Öffnungsgrade des Ansaugdrosselventils 9 und
des EGR-Ventils 18. Es ist ebenfalls möglich den
Abgasdruck durch Hinzufügen einer Steuerung auf die Öffnungsgrade
des Abgasdrosselventils 12 zu erhöhen, und das
Abgasdrosselventil 12 während der EGR-Steuerung
unter Benutzung des EGR/Drosselsteuerabschnitts 62 zu steuern.
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Es
ist offensichtlich, dass die nun beschriebene Erfindung auf viele
verschiedene Arten verändert werden kann. Derartige Veränderungen
sollen nicht als ein Abweichen vom Gedanken und Schutzbereich der
Erfindung betrachtet werden, und alle derartigen Modifikationen – wie
einem Fachmann offensichtlich sein wird – sollen als vom
Schutzbereich der folgenden Ansprüche umfasst angesehen
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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