DE102012201809A1 - Abgasreinigungssystem für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Abgasreinigungssystem für einen verbrennungsmotor Download PDF

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Yuji Yasui
Eiji Hashimoto
Hisao Haga
Hideki Matsunaga
Masafumi Sakota
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

Ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor ist vorgesehen, welches die NOx-Reinigungsrate von einem selektiven Reduktionskatalysator immer in der Umgebung von dem Maximum davon halten kann, in der Dauer von unmittelbar nach einer Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors bis zu einer Fahrt. Das Abgasreinigungssystem umfasst einen Oxidationskatalysator und einen CSF, welche in einer Abgasrohrleitung vorgesehen sind, und einen selektiven Reduktionskatalysator, welcher in der Abgasrohrleitung weiter stromabwärts als der Oxidationskatalysator und der CSF vorgesehen ist. Für eine NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung, um das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas zu einem Optimalwert hin zu steuern/regeln, welcher die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator maximiert, verhindert eine ECU eine Ausführung von dieser NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung, bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist seit einer Initiierung einer Inbetriebnahme des Motors, und gestattet diese NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist seit einer Initiierung der Inbetriebnahme des Motors.

Description

  • Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-026568 , welche am 9. Februar 2011 eingereicht wurde, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme umfasst ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor, welches mit einem selektive-Reduktion-Katalysator bzw. selektiven Reduktionskatalysator ausgestattet ist, welcher Stickoxide (NOx) in dem Abgas im Beisein eines Reduktionsmittel selektiv reduziert.
  • Verwandte Technik
  • Als ein Abgasreinigungssystem, welches NOx in Abgas reinigt, wurde bisher ein System vorgeschlagen, in welchem ein selektiver Reduktionskatalysator, welcher NOx in dem Abgas durch ein Reduktionsmittel, wie z. B. Ammoniak (NH3) selektiv reduziert, in einem Abgaskanal vorgesehen ist. Beispielsweise wird mit einem Abgasreinigungssystem vom Harnstoff-Zugabe-Typ, Harnstoffwasser, was ein NH3-Vorläufer ist, von einer stromaufwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zugeführt, NH3 wird durch thermische Zersetzung oder Hydrolyse von diesem Harnstoffwasser durch die Wärme des Abgases erzeugt und das NOx im Abgas wird selektiv durch dieses NH3 reduziert. Zusätzlich zu einem solchen System eines Harnstoffzugabetyps, wurde beispielsweise ein System vorgeschlagen, welches NH3 erzeugt, indem eine Verbindung von NH3, wie z. B. Ammoniacarbid, erhitzt wird, und dieses NH3 direkt zugibt. Ein System vom Harnstoffzugabetyp wird nachstehend erläutert.
  • Es ist bekannt, dass sich die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator abhängig von den Verhältnissen von Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2), welche das NOx von dem hineinströmenden Abgas bildet, verändert. Insbesondere wenn das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas (Molverhältnis von NO2 zu NOx, was NO und NO2 kombiniert) 0,5 ist, d. h. wenn das Verhältnis von NO zu NO2 1:1 ist, ist die NOx-Reinigungsrate ein Maximum.
  • Eine Abgasreinigungseinrichtung wird in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Publikationsnr. 2008-231950 (nachfolgend als „Patentdokument 1” bezeichnet) vorgeschlagen, welche derart konfiguriert ist, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas 0,5 ist, um die Leistung des selektiven Reduktionskatalysators zu maximieren. Bei dieser Abgasreinigungseinrichtung ist es so eingerichtet, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas immer auf 0,5 gehalten wird, indem eine EGR-Menge, eine Kraftstoffeinspritzzeit-Einstellung, usw. in einer vorwärts gekoppelten Weise gesteuert/geregelt wird, indem ein im Voraus ermitteltes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf dem Betriebszustand von dem Verbrennungsmotor.
  • ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
  • Bei der Abgasreinigungseinrichtung von dem Patentdokument 1, wird das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas auf diese Weise auf 0,5 gehalten, um die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator kontinuierlich hoch zu halten; jedoch ist der optimale Wert von dem NO2-NOx-Verhältnis nicht notwendigerweise immer 0,5.
  • Beispielsweise, wenn HC an dem selektiven Reduktionskatalysator anhaftet oder HC in dem Abgas enthalten ist, welches frisch in den selektiven Reduktionskatalysator strömt, tritt eine Reaktion, wie z. B. die, welche in der nachstehenden Formel (1) gezeigt, ist an den selektiven Reduktionskatalysator auf, wodurch NO2 in dem Abgas verbraucht wird und im Gegenzug das NO zunimmt. HC + NO2 → CO + NO (1)
  • Daher wird in einem Fall, in dem die HC-Reinigungsleistung in dem Oxidationskatalysator im Idealzustand hoch ist, die in den selektiven Reduktionskatalysator strömende HC-Menge ziemlich klein sein; daher kann die NOx-Reinigungsrate maximiert werden, indem das NO2-NOx-Verhältnis nahe an 0,5 gebracht wird; jedoch ist es in dem Fall, dass sich die HC-Reinigungsleistung in einen schwachen Zustand befindet, da sich die Temperatur des Oxidationskatalysators verringert hat und die Degradation fortgeschritten ist, notwendig, das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas an 0,5 vorbei (z. B. etwa 0,65) zu erhöhen, um die NOx-Reinigungsrate aufgrund des Vorhandenseins von dem oben erwähnten HC zu maximieren.
  • Zusätzlich tritt in dem Fall, dass ein Abgasreinigungsfilter, welcher Ruß in dem Abgas sammelt, auf der stromaufwärtigen Seite vorgesehen wird von dem selektiven Reduktionskatalysator, beispielsweise eine CRT(Continuously Regenerating Trap = kontinuierlich regenerierende (Partikel-)Falle)-Reaktion auf, wie z. B. die, die in der folgenden Formel (2) gezeigt ist, und das durch den Oxidationskatalysator erzeugte NO2 wird zu NO zurückgeführt. Als Ergebnis ist das NO2-NOx-Verhältnis, welches die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator maximiert, ein im Wesentlichen eher unsicherer Wert. 2NO2 + C → 2NO + CO2 (2)
  • Ungeachtet davon, dass der optimale Wert von dem NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas nicht immer kontinuierlich 0,5 ist, wie oben beschrieben, wurde ein solcher Punkt in dem oben erwähnten Patentdokument 1 nicht ausreichend berücksichtigt.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der oben erwähnten Probleme und hat ein Ziel, ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welches die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator immer nahe an dem Maximum davon halten kann, von unmittelbar nach einer Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors bis zum Fahren.
  • Um die obigen Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Abgasreinigungssystem (z. B. das Abgasreinigungssystem 2, 2A, 2B, 2C, welches später beschrieben wird) für einen Verbrennungsmotor (z. B. den Motor, 1, 1A, 1B, 1C, welcher später beschrieben wird) bereit umfassend einen Oxidationskatalysator (z. B. den Oxidationskatalysator 21 und den CSF 22, welche später beschrieben werden), welcher in einem Abgaskanal (z. B. den Abgasleitungen 11, welche später beschrieben werden) von dem Verbrennungsmotor vorgesehen ist, und einen selektiven Reduktionskatalysator (z. B. den selektiven Reduktionskatalysator 23, welcher später beschrieben wird), welcher in dem Abgaskanal weiter stromabwärts als der Oxidationskatalysator vorgesehen ist, und NOx in Abgas selektiv reduziert. Das Abgasreinigungssystem umfasst ein Steuer-/Regelmittel (z. B. die ECU 3, 3A, 3B, 3C, 3D, welche später beschrieben wird), um eine NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung durchzuführen, um ein NO2-NOx-Verhältnis zu steuern/regeln, entsprechend einem Verhältnis von NO2 zu NOx in dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas, zu einem Optimalwert hin, um eine NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator zu optimieren (z. B. eine Steuerung/Regelung basierend auf einem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus, eine Steuerung/Regelung basierend auf einem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus, eine Steuerung/Regelung basierend auf einem Vorwärts-Kopplungsteuer/-regelmodus, welche später beschrieben werden), in welchem das Steuer-/Regelmittel eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung verhindert, bis eine vorbestimmte Zeit seit einer Initiierung einer Inbetriebnahme von dem Verbrennungsmotor verstrichen ist, oder in einem Fall, dass eine Temperatur von einem Abgassystem von dem Verbrennungsmotor kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist, und eine Ausführung von der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung gestattet, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit der Initiierung einer Inbetriebnahme von dem Verbrennungsmotor verstrichen ist, oder in einem Fall, dass die Temperatur von dem Abgassystem von dem Verbrennungsmotor wenigstens eine vorbestimmte Temperatur ist.
  • In der vorliegenden Erfindung ist der selektive Reduktionskatalysator auf einer stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator vorgesehen und ein Steuer-/Regelmittel ist ferner vorgesehen, um eine NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung durchzuführen, um das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin zu steuern/regeln, um die NOx-Reinigungsrate von diesem selektiven Reduktionskatalysator zu optimieren. Anders ausgedrückt, wird mit der vorliegenden Erfindung eine NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung passend durchgeführt, um das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert davon hin zu steuern/regeln, indem die Menge an oxidierendem und von dem Oxidationskatalysator erzeugtem NO2 verändert wird, um auf diese Weise zu ermöglichen, dass die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator ein Maximum erreicht.
  • Unmittelbar nach einer Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors, oder wenn die Temperatur von dem Abgassystem niedrig ist, wird es jedoch in Betracht gezogen, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator immer noch nicht die Aktivierungstemperatur erreicht hat und dass somit eine relativ große Menge an HC in den selektiven Reduktionskatalysator strömen wird, ohne in der Lage zu sein, in dem Oxidationskatalysator zu oxidieren, und wird an diesem anhaften. In dieser Hinsicht, wenn eine große Menge an HC in den selektiven Reduktionskatalysator strömt und daran anhaftet, da NO2 abnehmen wird und NO in dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömrnden Abgas zunehmen wird, wird sich der Optimalwert von dem NO2-NOx-Verhältnis stark verschieben. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Erfindung eine Ausführung von der vorangehend erwähnten NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einer Zeitperiode verhindert, in welcher es in Betracht gezogen wird, dass ein solcher Optimalwert von dem NO2-NOx-Verhältnis verschoben ist und eine Ausführung von der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung wird gestattet, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit der Initiierung einer Inbetriebnahme von dem Verbrennungsmotor verstrichen ist, oder nachdem die Temperatur von dem Abgassystem wenigstens eine vorbestimmte Temperatur wird. Es kann dadurch verhindert werden, dass das NO2-NOx-Verhältnis auf einen Wert gesteuert/geregelt wird, welcher von dem tatsächlichen Optimalwert verschieden ist und dass sich die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator im Gegenzug verschlechtert.
  • 13 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderungen in HC- und CO-Reinigungsraten von dem Oxidationskatalysator, eine NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator (Verhältnis von der NO2-Menge, welche von dem Oxidationskatalysator abgegeben wird, relativ zu der NO-Menge, welche in diesen Oxidationskatalysator strömt), und ein NO2-NOx-Verhältnis von Abgas, welches in den selektiven Reduktionskatalysator von einem Fahrzeug während einer Fahrt strömt. In 13 zeigen die gestrichelten Linien einen Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators, welcher eine hohe Oxidationsleistung hat, und die strichpunktierten Linien zeigen einen Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators, welcher eine niedrige Oxidationsleistung hat. Zusätzlich zeigen die durchgezogenen Linien in 13 die idealen Charakteristika, welche wirkungsvoll das gesamte HC, CO und NOx in dem Abgas während eines Warmlaufens und über die Periode nach einem Warmlaufen des Motors reinigen können.
  • Wie in 13 gezeigt, kann in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung im Vergleich zu dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer geringen Oxidationsleistung der Anstieg in den HC- und CO-Reinigungsraten während eines Warmlaufens unmittelbar nach einem Start des Motors beschleunigt werden und die CO- und HC-Reinigungsraten nach einem Warmlaufen können auch erhöht werden. Als Ergebnis ist es im Allgemeinen stärker bevorzugt, einen Oxidationskatalysator mit einer hohen Oxidationsleistung zu verwenden, um die CO- und HC-Reinigungsraten zu erhöhen. Mit anderen Worten, entsprechen die Charakteristika von den HC- und CO-Reinigungsraten in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung den oben erwähnten idealen Charakteristika während eines Warmlaufens und über die Periode nach einem Warmlaufen.
  • Zusätzlich kann auch in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung der Anstieg bei einer NO2-Erzeugungseffizienz während eines Warmlaufens unmittelbar nach einem Start des Motors auch beschleunigt werden und somit kann das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas dazu gebracht werden, rasch auf den Optimalwert nahe 0,5 anzusteigen. Daher entsprechen die Charakteristika von der NO2-Erzeugungseffizienz und das NO2-NOx-Verhältnis in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung den oben erwähnten idealen Charakteristika während eines Warmlaufens.
  • Jedoch wird in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung die NO2-Erzeugungseffizienz nach einem Aufwärmungsanstieg zu hoch und das NO2-NOx-Verhältnis wird den Optimalwert nahe 0,5 in hohem Maße überschreiten, und als ein Ergebnis davon wird die NOx-Reinigungsrate nachlassen. Daher sind nach dem Warmlaufen die NO2-Erzeugungseffizienz und das NO2-NOx-Verhältnis näher an den idealen Charakteristika, wenn der Oxidationskatalysator mit einer geringen Oxidationsleistung verwendet wird. Anders ausgedrückt, wenn ein rasches Warmlaufen Vorrang hat, ist es wünschenswert, einen Oxidationskatalysator mit einer hohen Oxidationsleistung zu verwenden, und wenn eine Verbesserung der NOx-Reinigungsrate nach einem Warmlaufen Vorrang hat, ist es wünschenswert, einen Oxidationskatalysator mit einer Oxidationsleistung zu verwenden, welche niedriger als diese ist.
  • Wie vorangehend beschrieben, selbst wenn ein Oxidationskatalysator mit einer hohen Oxidationsleistung verwendet wird, oder ein Oxidationskatalysator mit einer geringen Oxidationsleistung verwendet wird, ist es nicht möglich, sowohl die HC- und CO-Reinigungsraten als auch die NO2-Erzeugungseffizienz dazu zu bringen, dass diese den idealen Charakteristika entsprechen, welche durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind; daher wird es als schwierig angesehen, das gesamte HC, CO und NOx während eines Warmlaufens unmittelbar nach einem Start des Motors und über die Periode nach einem Warmlaufen effektiv zu reinigen, indem einfach die Spezifikationen verändert werden, wie z. B. die Edelmetallladungsmenge, die Zelldichte, das Volumen und die Edelmetallzusammensetzung von dem Oxidationskatalysator, um die Oxidationsleistung davon einzustellen.
  • Dem gegenüber ist es gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung möglich, das Warmlaufen schnell zu machen, indem die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung verhindert wird, bis eine vorbestimmte Zeit seit der Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors verstrichen ist, oder wenn die Temperatur von dem Abgassystem kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist. Dann, indem eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung erlaubt wird, bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, seit Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors, oder wenn die Temperatur von dem Abgassystem wenigstens eine vorbestimmte Temperatur ist, ist es möglich, das NO2-NOx-Verhältnis zu optimieren (das NO2-NOx-Verhältnis zu dem Optimalwert hin zu verringern), um zu bewirken, dass die NO2-Erzeugungseffizienz von einem Zustand, in welchem die NO2-Erzeugungseffizienz aufgrund einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung, wie oben beschrieben, etwas überhöht ist, um auf diese Weise die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator hoch, zu halten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, indem eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung zu den oben erwähnten derart passenden Zeitperioden verhindert oder gestattet wird, kann erreicht werden, dass sich das NO2-NOx-Verhältnis zu den idealen Charakteristika verändert, welche durch eine einfache Vorbereitung des Oxidationskatalysators nicht erreichbar sind; daher kann die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator immer in der Dauer von unmittelbar nach einer Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors bis zu einer Fahrt hoch gehalten werden.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Abgasreinigungssystem ferner ein NO2-Erfassungsmittel umfasst zur Erfassung von NO2 in Abgas in dem Abgaskanal stromabwärts von dem selektiven Reduktionskatalysator, wobei die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis zu dem Optimalwert hin abnimmt in einem Fall, in welchem ein von dem NO2-Erfassungsmittel erfasster Wert größer als ein vorbestimmter Wert ist (z. B. eine Verarbeitung von der Zeit t2 nach t3 und t4 nach t5 in 7, eine Verarbeitung von der Zeit t2 nach t3 und t4 nach t5 in 20, eine Verarbeitung von der Zeit t2 nach t3 und t4 nach t5 in 25, was später beschrieben wird).
  • Beispielsweise erreicht die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator ein Maximum in einem Fall, dass sich das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas an dem Maximalwert befindet; daher wird fast kein NO oder NO2 zu der stromabwärtigen Seite davon abgegeben; wohingegen das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas einen NO2-Überschusszustand erreichen wird und NO2 zu der stromabwärtigen Seite davon abgegeben wird in dem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas größer als der oben erwähnte Optimalwert wird und die NOx-Reinigungsrate abnimmt. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall, dass das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas in einen NO2-Überschusszustand eintritt und das NO2-NOx-Verhältnis größer als der Optimalwert wird, als der Fall detektiert, dass der detektierte Wert von dem NO2-Erfassungsmittel größer als ein vorbestimmter Wert wird, und indem bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis zu dem Optimalwert hin abnimmt in Reaktion darauf unter der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung ist es möglich, das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas derart zu steuern/regeln, dass es zwischen dem Optimalwert davon und einem vorbestimmten Wert, welcher größer als der Optimalwert ist, als ein Ergebnis schwankt. Wie vorangehend beschrieben, indem das NO2-NOx-Verhältnis nahe den Optimalwert in einer Rückkopplungsweise basierend auf dem Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel gesteuert/geregelt wird, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator nahe dem Maximum davon zu halten, ungeachtet des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, Betriebszuständen, einer Betriebshistorie, eines Degradationszustands des Oxidationskatalysators oder selektiven Reduktionskatalysators oder dergleichen.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, zu bewirken, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin abnimmt, indem man die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge ansteigen lässt, in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel größer als der vorbestimmte Wert wird, d. h. unter den Bedingungen, in welchen das NO2-NOx-Verhältnis größer als der Optimalwert wird, wird die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge zum Ansteigen gebracht, um zu bewirken, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert davon abnimmt. Obwohl die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NOx-Menge dadurch ansteigt, wird die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator nahe dem Maximum davon gehalten, und als Ergebnis davon kann die zur Außenseite des Systems abgegebene NOx-Menge dazu gebracht werden, drastisch abnzunehmen. Es sollte bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung und das Patentdokument 1 sich in dem Aspekt unterscheiden, dass in der vorangehend erwähnten Abgasreinigungseinrichtung des Patentdokuments 1 in einem Fall, in dem man das NO2-NOx-Verhältnis abnehmen lässt, eine Steuerung/Regelung durchgeführt wird, um die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NOx-Menge abnehmen zu lassen; wohingegen bei der vorangehend beschriebenen vorliegenden Erfindung die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NOx-Menge umgekehrt dazu gebracht wird, anzusteigen, um das NO2-NOx-Verhältnis nahe dem Optimalwert zu halten.
  • In diesem Fall umfasst das Abgasreinigungssystem ferner vorzugsweise eine EGR-Einrichtung (z. B. die später beschriebene Hochdruck-EGR-Einrichtung 26), welche einen Teil von durch den Abgaskanal strömendem Abgas zu einem Einlasskanal (z. B. der später beschriebenen Einlassrohrleitung 12) von dem Verbrennungsmotor rezirkuliert, wobei die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge ansteigt durch Reduzieren einer EGR-Menge, welche einer durch die EGR-Einrichtung rezirkulierten Abgasmenge entspricht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, indem bewirkt wird, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge ansteigt, indem man die EGR-Menge abnehmen lässt, ist es möglich, das NO2-NOx-Verhältnis nahe dem Optimalwert zu halten, ohne neue Hardware hinzuzufügen, um die NO-Menge ansteigen zu lassen, oder eine komplizierte Verbrennungssteuerung/-regelung durchzuführen.
  • In diesem Fall, wenn das Verhältnis von der von dem Oxidationskatalysator abgegebenen NO2-Menge relativ zu der in den Oxidationskatalysator strömenden NO-Menge als die NO2-Erzeugungseffizienz definiert ist, ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung einen Verbrennungsparameter, welcher mit dem Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors in Beziehung steht, derart einstellt, dass der Abnahmeeffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz durch einen Anstieg der von dem Verbrennungsmotor abgegebenen NOx-Menge größer wird als der Anstiegseffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz durch eine Abnahme der von dem Verbrennungsmotor abgegebene HC-Menge und CO-Menge.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht, abzunehmen, um dadurch das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu reduzieren, und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator nahe dem Maximum zu halten, als ein Ergebnis davon, dass ein Verbrennungsparameter derart eingestellt wird, dass der Abnahmeeffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz durch die ansteigende NOx-Menge größer wird als der Anstiegseffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz, durch die abnehmende HC-Menge und CO-Menge. Es sollte hier angemerkt werden, dass der Verbrennungsparameter auf alle Parameter Bezug nimmt, welche mit dem Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors in Beziehung stehen, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzmenge, eine Kraftstoffeinspritzzeiteinstellung, ein Ladedruck und eine EGR-Menge.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge abnimmt (z. B. eine Verarbeitung von einer Zeit t1 nach t2, t3 nach t4 und t5 und weiter in 7, eine Verarbeitung von einer Zeit t1 nach t2, t3 nach t4 und t5 und weiter in 20, und eine Verarbeitung von einer Zeit t1 nach t2, t3 nach t4, und t5 und weiter in 25) in einem Fall, dass der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als ein vorbestimmter Wert (Vno2_th) ist.
  • Obwohl die zur Außenseite des Systems abgegebene NOx-Menge unterdrückt wird, indem in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt wird, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge zunimmt, wie vorangehend beschrieben, kann in einem Fall, in dem die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge übermäßig reichlich ist, die zur Außenseite von dem System abgegebene NOx-Menge auch zunehmen. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, zu verhindern, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge auf diese Weise übermäßig reichlich wird, indem bewirkt wird, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge in einem Fall abnimmt, in dem der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der vorbestimmte Wert ist.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt, und die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einem Fall verhindert, in welchem der Grad einer Degradation als klein bestimmt wurde, wie auch die EGR-Menge derart einzustellen, dass der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zunimmt, und eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung erlaubt, in einem Fall, in dem der Grad einer Degradation als groß bestimmt wurde.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt und in dem Fall, dass dieser Grad einer Degradation als klein bestimmt wurde, wird es als möglich bestimmt, die NOx-Reinigungsrate hoch zu halten, ohne das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas präzise zu steuern/regeln, und die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung wird verhindert, und es wird auch die EGR-Menge derart eingestellt, dass sich der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors verbessert. Dann wird in dem Fall, dass bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation des oben erwähnten Katalysators groß ist, die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung erlaubt und die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung wird wie notwendig durchgeführt. Hierdurch kann verhindert werden, dass versucht wird, die NOx-Reinigungsrate kontinuierlich höher als notwendig zu halten, so dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung übermäßig durchgeführt wird und der Kraftstoffverbrauch verschlechtert wird.
  • In diesem Fall ist es für das Steuer-/Regelmittel wünschenswert, den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf einem Korrekturwert (Kegr_no2) von einem vorbestimmten Referenzwert (Gegr_map) für einen Sollwert (Gegr_cmd), welcher mit der EGR-Menge in Beziehung steht, zu bestimmen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Grad einer Degradation zu bestimmen, ohne eine neue Einrichtung, wie z. B. einen Sensor hinzuzufügen, indem der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf dem Korrekturwert für den Sollwert, welcher mit der EGR-Menge in Beziehung steht, aus einem vorbestimmten Referenzwert bestimmt wird, d. h. ein Parameter, welcher verwendet wird, um den Sollwert von dem EGR-Wert in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung von dem Referenzwert zu verändern.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin abnimmt, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch des Verbrennungsmotors auf eine fettere Seite verändert wird, um zu bewirken, dass die Sauerstoffkonzentration des Abgases abnimmt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel größer als der vorbestimmte Wert wird, d. h. unter den Bedingungen, in welchen das NO2-NOx-Verhältnis größer als der Optimalwert wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Verbrennungsmotor zu der fetteren Seite verändert, um zu bewirken, dass die Sauerstoffkonzentration des Abgases abnimmt, wodurch das Verhältnis von NO, welches in dem Oxidationskatalysator oxidiert, abnimmt, um zu bewirken, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert davon abnimmt. Die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird dadurch nahe dem Maximum davon gehalten, und die zur Außenseite des Systems abgegebene NOx-Menge kann dazu gebracht werden, drastisch abzunehmen.
  • In diesem Fall, wenn das Verhältnis von der NO2-Menge, welche von dem Oxidationskatalysator abgegeben wird, relativ zu der NO-Menge, welche in den Oxidationskatalysator strömt, als die NO2-Erzeugungseffizienz definiert ist, ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung einen Verbrennungsparameter, welcher mit dem Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors in Beziehung steht, derart einstellt, dass der Abnahmeeffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz, indem die Sauerstoffkonzentration des Abgases abnimmt und die von dem Verbrennungsmotor abgegebene HC-Menge und CO-Menge zunehmen, größer wird als der Anstiegseffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz, indem die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NOx-Menge abnimmt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht, abzunehmen, wodurch das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert davon abnimmt und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator nahe dem Maximum zu halten, als ein Ergebnis davon, dass ein Verbrennungsparameter derart eingestellt wird, dass der Abnahmeeffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz durch die Abnahme der Sauerstoffkonzentration und den Anstieg der HC-Menge und der CO-Menge größer wird als der Anstiegseffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz durch die Abnahme der von dem Verbrennungsmotor abgegebenen NOx-Menge. Es sollte bemerkt werden, dass mit der vorliegenden Erfindung die in dem selektiven Reduktionskatalysator reduzierte NOx-Menge verringert werden kann, indem bewirkt wird, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NOx-Menge abnimmt, um die NO2-Erzeugungseffizienz abnehmen zu lassen; es ist daher auch möglich, die Menge eines Reduktionsmittels zu drosseln, welches dem selektiven Reduktionskatalysator zugeführt wird, um dieses zu reduzieren.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch des Verbrennungsmotors zu der magereren Seite hin verändert, in einem Fall, dass der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als ein vorbestimmter Wert (Vno2_th) ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein unnötiger Kraftstoffverbrauch unterdrückt werden, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Verbrennungsmotor zu der magereren Seite verändert wird, in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der vorbestimmte Wert ist.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch durch einen Kraftstoffeinspritzparameter oder/und einen Ladedruck oder/und eine EGR-Menge, welche einer durch eine EGR-Einrichtung rezirkulierten Abgasmenge entspricht, verändert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das NO2-NOx-Verhältnis nahe dem Optimalwert zu halten, ohne neue Hardware hinzuzufügen, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch durch einen Kraftstoffeinspritzparameter oder/und einen Ladedruck oder/und eine EGR-Menge, welche einer von der EGR-Einrichtung rezirkulierten Abgasmenge entspricht, verändert wird.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt, und eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einem Fall verhindert, in dem bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation klein ist, wie auch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch derart einzustellen, dass der Kraftstoffverbrauch von dem Verbrennungsmotor zunimmt, und eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einem Fall zu gestatten, in dem bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation groß ist.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt und in dem Fall, dass der Grad einer Degradation als klein bestimmt wurde, wird es als möglich bestimmt, die NOx-Reinigungsrate hoch zu halten, ohne das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas präzise zu steuern/regeln und die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungsstewerung/-regelung wird verhindert, wie auch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch derart eingestellt wird, dass sich der Kraftstoffverbrauch von dem Verbrennungsmotor verbessert. Dann wird in dem Fall, dass bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation groß ist, die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung gestattet und die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung wird wie notwendig durchgeführt. Es kann dadurch verhindert werden, dass versucht wird, die NOx-Reinigungsrate kontinuierlich höher als notwendig zu halten, so dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung exzessiv ausgeführt wird und sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf einem Korrekturwert (Daf_no2) von einem vorbestimmten Referenzwert (AF_map) für einen Sollwert (AF_cmd), welcher mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in Beziehung steht, bestimmt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Grad einer Degradation zu bestimmen, ohne eine neue Einrichtung, wie z. B. einen Sensor, hinzuzufügen, indem der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf dem Korrekturwert bestimmt wird, um zu bewirken, dass der Sollwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch sich von dem Referenzwert verändert, d. h., ein Parameter, welcher verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung zu verändern.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator, strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin abnimmt, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator innerhalb eines Temperaturbereichs (Temperaturbereich (Tdoc_L, Tdoc_scr_opt)) abnimmt, welcher nicht höher als eine Temperatur ist, bei welcher eine NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel größer als der vorbestimmte Wert wird, d. h. unter den Bedingungen, in welchen das NO2-NOx-Verhältnis größer als der Optimalwert wird, die Temperatur von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht, innerhalb eines Bereichs von Temperaturen, welche nicht höher als eine Temperatur sind, bei welcher die NO-Oxidationseffizienz ein Maximum erreicht, abzunehmen, um das Verhältnis von NO, welches in dem Oxidationskatalysator oxidiert, zu verringern, wodurch das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas, dazu gebracht wird, zu dem Optimalwert davon hin abzunehmen. Die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird dadurch nahe dem Maximum davon gehalten, und die zur Außenseite des Systems abgegebene NOx-Menge kann drastisch verringert werden.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator abnimmt, indem bewirkt wird, dass wenigstens eine spätere Einspritzmenge (alter injection amount) oder/und Nacheinspritzmenge (post injection amount) von dem Verbrennungsmotor abnimmt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das NO2-NOx-Verhältnis nahe dem Optimalwert zu halten, ohne neue Geräte hinzuzufügen, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator abnimmt, indem man die spätere Einspritzmenge oder/und die Nacheinspritzmenge abnehmen lässt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung einen Verbrennungsparameter, welcher mit dem Verbrennungszustand von dem Verbrennungsmotor in Beziehung steht, derart einstellt, dass von dem Verbrennungsmotor abgegebenes CO und HC nicht mehr als eine Menge wird, welche selbst durch einen Oxidationskatalysator behandelt werden kann, für welchen die Oxidationsfähigkeit einhergehend mit einer Temperaturabnahme abnimmt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung, wenn die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung durchgeführt wird und bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator abnimmt, wird ein Verbrennungsparameter derart eingestellt, dass von dem Verbrennungsmotor abgegebenes CO und HC nicht größer als Mengen sind, welche selbst durch einen Oxidationskatalysator behandelt werden können, für welchen die Oxidationsfähigkeit einhergehend mit einer Temperaturabnahme davon abnimmt. Es ist dadurch möglich, zu verhindern, dass die NOx-Reinigung so nahe an dem Maximum gehalten wird, dass die CO- und HC-Reinigungsraten abnehmen. Zusätzlich kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden, indem der Verbrennungsparameter derart eingestellt wird, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene Menge an CO und HC abnimmt. Zusätzlich ist es möglich, auch die Menge an Reduktionsmittel zu drosseln, welche zur Reinigung des NOx in dem selektiven Reduktionskatalysator verbraucht wird, da man davon ausgeht, dass keine übermäßige Zunahme in der Menge an NOx, welches von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, unter der Einstellung des Verbrennungsparameters gibt, so dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebenen CO- und HC-Mengen abnehmen.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung die Temperatur von dem Oxidationskatalysator in einem Fall ansteigen lässt, in dem der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als ein vorbestimmter Wert (Vno2_th) ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der vorbestimmte Wert ist, die Temperatur von dem Oxidationskatalysator ansteigen gelassen, wodurch verhindert werden kann, dass die in den selektiven Reduktionskatalysator strömende NO-Menge übermäßig wird und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator im Gegenzug abnimmt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die untere Grenztemperatur von dem Bereich, welcher mit der Temperatur des Oxidationskatalysators in Verbindung steht, derart eingestellt wird, dass der Verbesserungseffekt auf die NOx-Reinigungsrate durch eine Abnahme des NO2-NOx-Verhältnisses zu dem Optimalwert davon hin, größer als der Abnahmeeffekt auf die NOx-Reinigungsrate wird, indem die Temperatur von dem selektiven Reduktionskatalysator abnimmt, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht wird, von der Temperatur, bei welcher die NOx-Oxidationseffizienz ein Maximum ist, zu der unteren Grenztemperatur abzunehmen, in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Einstellen der unteren Grenztemperatur, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung abnehmen gelassen wird, wie vorangehend beschrieben, ist es möglich, zu verhindern, dass die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator im Gegenzug abnimmt infolge der Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt und eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einem Fall verhindert, in welchem bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation klein ist und die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einem Fall zu erlauben, in welchem bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation groß ist.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt und in dem Fall, dass bestimmt wurde, dass dieser Grad einer Degradation klein ist, wird es als möglich bestimmt, die NOx-Reinigungsrate hoch zu halten, ohne das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas präzise zu steuern/regeln, und die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung wird verhindert. Dann wird in dem Fall, dass bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation groß ist, die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung erlaubt und die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung wird wie notwendig durchgeführt. Dadurch kann verhindert werden, dass versucht wird, die NOx-Reinigungsrate kontinuierlich höher als notwendig zu halten, so dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung exzessiv durchgeführt wird und sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf einem Korrekturwert (Dt_no2) von einem vorbestimmten Referenzwert (Tdor_scr_opt) für einen Sollwert (Tdoc_cmd), welcher mit der Temperatur von dem Oxidationskatalysator in Beziehung steht, bestimmt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Grad einer Degradation zu bestimmen, ohne eine neue Einrichtung wie z. B. einen Sensor hinzuzufügen, indem der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf dem Korrekturwert bestimmt wird, um den Sollwert von der Temperatur von dem Oxidationskatalysator von dem Referenzwert zu verändern, d. h. ein Parameter, welcher verwendet wird, um die Temperatur von dem Oxidationskatalysator in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung zu verändern.
  • In diesem Fall ist es für die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung wünschenswert, zu bewirken, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin abnimmt, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator innerhalb eines Temperaturbereichs (Temperaturbereich (, Tdoc_scr_opt, Tdoc_H)) von wenigstens einer Temperatur, bei welcher eine NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist, ansteigt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel größer als der vorbestimmte Wert wird, d. h. unter Bedingungen, in welchen das NO2-NOx-Verhältnis größer als der Optimalwert wird, die Temperatur von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht, innerhalb eines Bereichs von Temperaturen von wenigstens einer Temperatur, bei welcher die NO-Oxidationseffizienz ein Maximum erreicht, um das Verhältnis von NO, welches in dem Oxidationskatalysator oxidiert, zu verringern, anzusteigen, wodurch das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas dazu gebracht wird, zu dem Optimalwert davon hin abzunehmen. Die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird dadurch nahe einem Maximum davon gehalten, und die zu der Außenseite von dem System abgegebene NOx-Menge kann dazu veranlasst werden, drastisch abzunehmen.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator ansteigt, indem bewirkt wird, dass eine spätere Einspritzsmenge oder/und eine Nacheinspritzsmenge von dem Verbrennungsmotor zunimmt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das NO2-NOx-Verhältnis nahe dem Optimalwert zu halten, ohne neue Geräte hinzuzufügen, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator ansteigt, indem man wenigstens die spätere Einspritzmenge und die Nacheinspritzmenge ansteigen lässt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator in einem Fall abnimmt, dass der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als ein vorbestimmter Wert (Vno2_th) ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der vorbestimmte Wert ist, die Temperatur von dem Oxidationskatalysator abnehmen gelassen, wodurch es möglich ist, zu verhindern, dass die in den selektiven Reduktionskatalysator strömende NO-Menge übermäßig wird, und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator im Gegenzug abnimmt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die obere Grenztemperatur (Tdoc_H) von dem Bereich, welcher mit der Temperatur des Oxidationskatalysators in Beziehung steht, derart eingestellt wird, dass der Verbesserungseffekt auf die NOx-Reinigungsrate durch eine Abnahme des NO2-NOx-Verhältnisses zu dem Optimalwert davon größer als der Abnahmeeffekt auf die NOx-Reinigungsrate durch das Ansteigen der Temperatur des selektiven Reduktionskatalysators wird, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator von der Temperatur, bei welcher die NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist, zu der oberen Grenztemperatur ansteigen gelassen wird, in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch ein Einstellen der oberen Grenztemperatur, wenn bewirkt wird, dass, die Temperatur von dem Oxidationskatalysator in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung ansteigt, wie vorangehend beschrieben, ist es möglich, zu verhindern, dass die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator im Gegenzug abnimmt infolge der Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt und die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einem Fall verhindert, in welchem der Grad einer Degradation als klein bestimmt wurde, und die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung in einem Fall zu gestatten, in dem bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation groß ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann verhindert werden, dass versucht wird, die NOx-Reinigungsrate kontinuierlich höher als notwendig zu halten, so dass die. NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung übermäßig durchgeführt wird und sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf einer Zeiteinstellung bestimmt, bei welcher der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel unter den Degradationsbestimmungsschwellenwert (Vno2_JD_th) fällt, wenn kontinuierlich bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas abnimmt. Alternativ ist es in diesem Fall wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation.. des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf einer Zeiteinstellung bestimmt, bei welcher der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel den Degradationsbestimmungsschwellenwert (Vno2_JD_th) überschreitet, wenn kontinuierlich bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas ansteigt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators basierend auf der Zeiteinteilung bestimmt, bei welcher der Erfassungswert von dem NO2-Bestimmungsmittel unter den Degradationsbestimmungsschwellenwert fällt, oder der Zeiteinteilung, bei welcher der Degradationsbestimmungsschwellenwert dabei überschritten wird, wenn fortdauernd bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zunimmt. Es ist dadurch möglich, den Grad einer Degradation zu bestimmen, ohne eine neue Einrichtung wie z. B. einen Sensor hinzuzufügen.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel den Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators bestimmt, und in einem Fall, in dem der Grad einer Degradation als klein bestimmt wurde, eine Ausführung von der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung erlaubt, und in einem Fall, in dem der Grad einer Degradation als groß bestimmt wurde, die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung verhindert.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird der Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators bestimmt und in dem Fall, dass dieser Grad einer Degradation als klein bestimmt wurde, wird die Ausführung von der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung gestattet. In dem Fall, dass der Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators klein ist, ist die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator ausreichend und es gibt eine Tendenz für das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas, relativ zu dem Optimalwert etwas NO2-überschüssig zu sein; daher ist es durch eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung demgemäß möglich, das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas auf den Optimalwert zu steuern/regeln. Dann wird in dem Fall, dass der Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators als groß bestimmt wurde, die Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung verhindert. Das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas hat eine Tendenz, etwas NO-überschüssig zu sein infolge einer Abnahme der NO-Oxidationseffizienz des Oxidationskatalysators und einer Zunahme der in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden HC-Menge, welche durch eine Abnahme der HC-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator bewirkt wird; es ist daher möglich, eine übermäßige Abnahme des NO2-NOx-Verhältnisses zu verhindern, indem die Ausführung von der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung verhindert wird.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Abgasreinigungssystem ferner ein NO-Erfassungsmittel (z. B. der NO-Sensor 43C, welcher später beschrieben wird) umfasst, um NO in Abgas in dem Abgaskanal auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zu erfassen, wobei die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis zu dem Optimalwert hin ansteigt in einem Fall, dass ein Erfassungswert (Vno) von dem NO-Erfassungsmittel größer als ein vorbestimmter Wert (Vno_th) ist.
  • Beispielsweise in einem Fall, in dem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas an dem Optimalwert nahe 0,5 ist, erreicht die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator ein Maximum; daher wird fast kein NO oder NO2 zu der stromabwärtigen Seite davon abgegeben; wohingegen in dem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas kleiner als der oben erwähnte Optimalwert wird und die NOx-Reinigungsrate abnimmt, das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas einen NO2-Überschusszustand erreichen wird und NO zu der stromabwärtigen Seite davon abgegeben wird. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall, dass das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas einen NO-Überschusszustand erreicht und das NO2-NOx-Verhältnis kleiner als der Optimalwert wird, als der Fall erfasst, dass der erfasste Wert von dem NO2-Erfassungsmittel größer als ein vorbestimmter Wert wird, und indem bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis zu dem Optimalwert in Reaktion darauf unter der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung zunimmt, ist es möglich, das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas derart zu steuern/regeln, dass es zwischen dem Optimalwert davon und einem vorbestimmten Wert, welcher kleiner als der Optimalwert ist, als ein Ergebnis schwankt. Wie vorangehend beschrieben, ist es durch eine Steuerung/Regelung des NO2-NOx-Verhältnisses nahe an dem Optimalwert in einer Rückkopplungsweise basierend auf dem Erfassungswert von dem NO-Erfassungsmittel, gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator nahe an dem Maximum davon zu halten, ungeachtet des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, Betriebsbedingungen, einer Betriebshistorie, eines Degradationszustands des Oxidationskatalysators oder selektiven Reduktionskatalysators oder dergleichen.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin zunimmt, indem bewirkt wird, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge abnimmt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Abgasreinigungssystem ferner eine EGR-Einrichtung umfasst, welche einen Teil eines durch den Abgaskanal strömenden Abgases zu einem Einlasskanal von dem Verbrennungsmotor rezirkuliert, in welchem die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NO-Menge abnimmt, indem bewirkt wird, dass die EGR-Menge, welche einer durch die EGR-Einrichtung rezirkulierten Abgasmenge entspricht, zunimmt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zunimmt, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Verbrennungsmotor zu einer magereren Seite verändert wird, um zu bewirken, dass die Sauerstoffkonzentration eines in den Oxidationskatalysator strömenden Abgases ansteigt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Steuer-/Regelmittel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch durch einen Kraftstoffeinspritzparameter oder/und einen Ladedruck oder/und eine Einspritzmenge, welche einer durch eine EGR-Einrichtung rezirkulierten Abgasmenge entspricht, verändert.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin ansteigt, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator innerhalb eines Temperaturbereichs ansteigt, welcher nicht höher als eine Temperatur ist, bei welcher eine NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator ansteigt, indem bewirkt wird, dass eine spätere Einspritzmenge oder/und eine Nacheinspritzmenge des Verbrennungsmotors zunehmen.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas zu dem Optimalwert hin zunimmt, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator innerhalb eines Temperaturbereichs von wenigstens einer Temperatur, bei welcher die NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist, abnimmt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator abnimmt, indem bewirkt wird, dass wenigstens die spätere Einspritzmenge oder/und die Nacheinspritzmenge von dem Verbrennungsmotor abnehmen.
  • Gemäß der obigen Erfindung werden in ähnlicher Weise zu der oben erwähnten Erfindung Effekte ausgeübt unter Verwendung eines NO2-Erfassungsmittels anstelle des NO-Erfassungsmittels.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Abgasreinigungssystem ferner umfasst: ein NO2-Erfassungsmittel (z. B. den später beschriebenen NO2-Sensor 43) zur Erfassung von NO2 in Abgas in dem Abgaskanal stromabwärts von dem selektiven Reduktionskatalysator; ein Schätzmittel (z. B. die NOx-Zufuhr-Schätzeinheit 34D und eine NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit 35D, welche später beschrieben werden) zur Berechnung eines Schätzwerts (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas; ein Modifizierungsmittel (z. B. den später beschriebenen Modellmodifizierer 36D), um einen Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis basierend auf einem erfassten Wert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel zu modifizieren, wobei das Steuer-/Regelmittel eine NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung (z. B. die Vorwärtskopplungs-NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31D) umfasst, welche einen Parameter (Kegr_scr, Dt_no2, Daf_no2) bestimmt, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas fluktuiert, so dass der abgeschätzte Wert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der Umgebung von dem Optimalwert (Rscr_no_nox_cmd) konvergiert.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas berechnet und ein Parameter, um zu bewirken, dass sich das NO2-NOx-Verhältnis verändert, wird derart bestimmt, dass dieser Schätzwert zu der Umgebung von dem Optimalwert, welcher die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator optimiert, konvergiert. Zusätzlich ist das NO2-Erfassungsmittel, um NO2 in Abgas auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zu erfassen, vorgesehen, und das Modifikationsmittel, um den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis basierend auf diesem Erfassungswert zu modifizieren, ist vorgesehen. Es ist dadurch möglich, den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu modifizieren, um Änderungen aufzunehmen, welche nicht erwartet werden können, wie z. B. der Einfluss und das Anhaften von HC in dem selektiven Reduktionskatalysator.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Modifikationsmittel den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis auf eine zunehmende Seite modifiziert, in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und den Schätzwert zu einer abnehmenden Seite hin zu modifizieren in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der Schwellenwert ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis derart zu modifizieren, dass die Verschiebung von dem tatsächlichen NO2-NOx-Verhältnis beseitigt wird, indem der Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu einer zunehmenden Seite in einem Fall modifiziert wird, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und den Schätzwert zu einer abnehmenden Seite zu modifizieren, in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der Schwellenwert ist.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, ferner ein NO-Erfassungsmittel (z. B. den später beschriebenen NO-Sensor 43C) zu umfassen, um NO in Abgas in dem Abgaskanal auf einer stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zu erfassen; ein Schätzmittel, um einen Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas zu berechnen; und ein Modifikationsmittel, um den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis basierend auf dem Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel zu modifizieren, wobei das Steuer-/Regelmittel eine NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung umfasst, welche einen Parameter bestimmt, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas derart fluktuiert, dass der Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der Umgebung von dem Optimalwert konvergiert.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas berechnet, und ein Parameter, um zu bewirken, dass sich das NO2-NOx-Verhältnis verändert, wird derart bestimmt, dass dieser Schätzwert zu der Umgebung von dem Optimalwert konvergiert, welcher die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator optimiert. Zusätzlich ist das NO-Erfassungsmittel zur Erfassung von NO in Abgas auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen und ein Modifikationsmittel, um den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis basierend auf diesem Erfassungswert zu modifizieren, ist vorgesehen. Es ist dadurch möglich, den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu modifizieren, um Änderungen aufzunehmen, welche nicht erwartet werden können, wie z. B. das Einströmen und das Anhaften von HC in dem selektiven Reduktionskatalysator.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Modifikationsmittel den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu einer abnehmenden Seite modifiziert in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und den Schätzwert zu einer zunehmenden Seite zu modifizieren, in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der Schwellenwert ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis derart zu modifizieren, dass die Verschiebung von dem tatsächlichen NO2-NOx-Verhältnis beseitigt wird, indem der Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu einer abnehmenden Seite modifiziert wird, in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und den Schätzwert zu einer zunehmenden Seite zu modifizieren, in einem Fall, dass der Erfassungswert von dem NO2-Erfassungsmittel nicht größer als der Schwellenwert ist.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung bewirkt, dass ein Wert (Eff_no_nox), welcher eine Verschiebung in dem Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis erzeugt, welcher durch das Schätzmittel berechnet wird, zu der Umgebung von dem Optimalwert (Rscr_no_nox_cmd) konvergiert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den NO- und NO2-Speichereffekt von dem selektiven Reduktionskatalysator zu berücksichtigen, um das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas auf einem im Wesentlichen effektiven Wert zu. halten, indem bewirkt wird, dass der Wert, welcher absichtlich eine Verzögerung bzw. Verschiebung erzeugt in dem Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas zu der Umgebung von dem Optimalwert konvergiert.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Schätzmittel den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas berechnet, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf Eingaben umfassend eine NOx-Menge, welche von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, und die Temperatur von dem Oxidationskatalysator.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas mit hoher Genauigkeit zu berechnen, indem die von dem Verbrennungsmotor abgegebene NOx-Menge und die Temperatur des Oxidationskatalysators, d. h. Parameter, welche die NO2-Erzeugungseffizienz des Oxidationskatalysators stark beeinflussen, in den Eingaben berücksichtigt werden, wenn das Kennfeld abgesucht wird.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Schätzmittel den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas basierend auf einem neuronalen Netzwerk berechnet, welches konfiguriert ist, indem eine Mehrzahl von Neuronen verbunden werden, welche Ausgaben entsprechend einer vorbestimmten Funktion erzeugen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es beispielsweise selbst in einem Fall, in dem die NO2-Menge in dem Abgas ein nicht lineares Verhalten aufweist, wie z. B. während eines Übergangs, indem die NOx-Menge basierend auf einem neuronalen Netzwerk geschätzt wird, welches in der Reproduzierbarkeit von nicht linearen Dynamikcharakteristika hervorragend ist, möglich, dies mit hoher Genauigkeit zu abzuschätzen.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass eine Eingabe in das neuronale Netzwerk einen Parameter, welcher mit einer Sauerstoffkonzentration von Abgas in Beziehung steht (z. B. Gair, Gegr, Gfuel, usw., was später beschrieben wird) oder/und einen Parameter, welcher mit einer unverbrannten HC-Menge in Abgas in Beziehung steht (z. B. Gfuel, Gpost, Gpilot, θpost, θmain, usw., was später beschrieben wird), oder/und eine Rußansammlungsmenge (z. B. das später beschriebene Ms) auf einem Filter (z. B. dem später beschriebenen CSF 22), welcher im Inneren des Abgaskanals vorgesehen ist, umfasst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas mit hoher Genauigkeit zu berechnen, indem ein Parameter, welcher mit der Sauerstoffkonzentration von Abgas oder einer unverbrannten HC-Menge in Abgas in Beziehung steht und der Rußansammlungsmenge auf dem Filter, welcher in dem Abgaskanal vorgesehen ist, d. h. Parameter, welche die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator stark beeinflussen in der Eingabe in das neuronale Netzwerk berücksichtigt wird.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Abgasreinigungssystem ferner eine EGR-Einrichtung umfasst, welche einen Teil des durch den Abgaskanal strömenden Abgases zu dem Einlasskanal von dem Verbrennungsmotor rezirkuliert, wobei die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung, als ein Parameter, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas fluktuiert, einen Modifikationswert (Kegr_no2) für einen Sollwert (Gegr_cmd) von der EGR-Menge, entsprechend einer durch die EGR-Einrichtung rezirkulierten Abgasmenge, aus einem vorbestimmten Referenzwert (Gegr_map) bestimmt.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung einen Modifikationswert (Dt_no2) für einen Sollwert (Tdoc_cmd) von der Temperatur von dem Oxidationskatalysator von einem vorbestimmten Referenzwert (Tdoc_scr_opt) bestimmt, als den Parameter, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas fluktuiert.
  • In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung einen Modifikationswert (Daf_no2) für einen Sollwert (AF_cmd) von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Verbrennungsmotor aus einem vorbestimmten Referenzwert (AF_map) bestimmt, als den Parameter, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas fluktuiert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch eine Modifikation des Sollwerts der EGR-Menge, des Sollwerts von der Temperatur von dem Oxidationskatalysator, oder dem Sollwert von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch, bewirkt werden, dass das NO2-NOx-Verhältnis sich zu dem Optimalwert davon verändert, ohne neue Geräte zuzufügen oder eine komplizierte Verbrennungssteuerung/-regelung durchzuführen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht, welche Konfigurationen von einem Motor und einem Abgasreinigungssystem davon gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen der Temperatur von einem Oxidationskatalysator und der NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator zeigt;
  • 3 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die CO-Menge, HC-Menge, NO-Menge und NO2-Menge an jedem Teil von einem Oxidationskatalysator und einem CSF zeigen;
  • 4 ist eine graphische Darstellung, welche die Charakteristika der NOx-Reinigungsrate relativ zu dem NO2-NOx-Verhältnis für die selektiven Reduktionskatalysatoren zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Steuer-/Regelblocks zeigt, welcher mit der Entscheidung eines Befehlswerts für einen Hubbetrag des Hochdruck-EGR-Ventils in Beziehung steht;
  • 6 ist eine Ansicht, welche Beziehungen zwischen dem NO2-NOx-Verhältnis in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas und die NO2-Menge und NO-Menge auf einer stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zeigt;
  • 7 stellt Zeitdiagramme bereit, welche die Änderungen in dem Ausgabewert von dem NO2-Sensor, dem EGR-Korrekturkoeffizienten und die Soll-EGR-Menge in einem Fall zeigt, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in einem NO2-Rückkopplungsmodus arbeitet;
  • 8 stellt graphische Darstellungen bereit, welche das NO2-NOx-Verhältnis, die NO-Menge, die NO2-Menge, die HC-Menge und CO-Menge in jedem Teil von der Abgasrohrleitung zeigen;
  • 9 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderung in der NO-Zufuhrmenge, dem NO2-NOx-Verhältnis und der NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator in einem Fall einer Abnahme und in einem Fall einer Zunahme des EGR-Korrekturkoeffizienten zeigen;
  • 10 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderung in dem EGR-Korrekturkoeffizienten und einen Ausgabewert von dem NO2-Sensor während einer Durchführung eines Katalysatordegradationsbestimmungsmodus zeigen;
  • 11 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderung in dem EGR-Korrekturkoeffizienten und den Ausgabewert von dem NO2-Sensor während einer Durchführung des Katalysatordegradationsbestimmungsmodus zeigen;
  • 12 stellt Zeitdiagramme bereit, welche ein Beispiel einer Schaltsequenz von Modi der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung zeigen;
  • 13 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderungen in HC- und CO-Reinigungsraten von dem Oxidationskatalysator, eine NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und ein NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas von einem Fahrzeug während einer Fahrt zeigen;
  • 14 ist ein Flussdiagramm, welches eine Sequenz zeigt, um eine Soll-EGR-Menge zu bestimmen;
  • 15 ist ein Flussdiagramm, welche eine Sequenz zeigt, um eine Soll-EGR-Menge zu bestimmen;
  • 16 stellt Simulationsergebnisse bereit für den Fall, wenn der NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus inaktiv ist;
  • 17 stellt Simulationsergebnisse bereit für den Fall, wenn der NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus aktiv ist;
  • 18 stellt graphische Darstellungen bereit, welche Beziehungen zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch, der NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, und das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas zeigen;
  • 19 ist ein Blockdiagramm, welches Konfigurationen von einem Abgasreinigungssystem von einem Motor und einer ECU davon gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 20 stellt Zeitdiagramme bereit, welche Änderungen zeigen in dem Ausgabewert von dem NO2-Sensor, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten und einen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Fall eines Betriebs der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in einem NO2-Sensor-Ruckkopplungsmodus;
  • 21 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Sauerstoffkonzentration, das NO2-NOx-Verhältnis, die NO-Menge, NO2-Menge, HC-Menge und CO-Menge wie auch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Teil von der Abgasrohrleitung zeigen;
  • 22 stellt Zeitdiagramme bereit, welche ein Beispiel einer Schaltsequenz von Modi in der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung zeigen;
  • 23 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Beziehungen zwischen der Temperatur von dem Oxidationskatalysator, der NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, und einem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas zeigen;
  • 24 ist ein Blockdiagramm, welches Konfigurationen von einem Abgasreinigungssystem von einem Motor und eine ECU davon gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 25 stellt Zeitdiagramme bereit, welche Änderungen in dem Ausgabewert von dem NO2-Sensor, einem Temperaturkorrekturbetrag, und einer Soll-Oxidationskatalysator-Temperatur in einem Fall eines Betriebs der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in einem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zeigt;
  • 26 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehungen zwischen der NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator und dem NO2-NOx-Verhältnis und der Temperatur von dem Oxidationskatalysator zeigt;
  • 27 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Sauerstoffkonzentration, das NO2-NOx-Verhältnis, die NO-Menge, NO2-Menge, HC-Menge und CO-Menge wie auch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Teil von der Abgasrohrleitung zeigen;
  • 28 stellt Zeitdiagramme bereit, welche ein Beispiel einer Schaltsequenz von Modi in der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung zeigen;
  • 29 ist ein Blockdiagramm, welches Konfigurationen von einem Abgasreinigungssystem von einem Motor und eine ECU davon gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 30 stellt Zeitdiagramme bereit, welche Änderungen in dem Ausgabewert von dem NO-Sensor, einem EGR-Korrekturkoeffizienten und einer Soll-EGR-Menge in einem Fall eines Betriebs der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in einem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus zeigen;
  • 31 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration von einem Steuer-/Regelblock zeigt, welcher mit der Entscheidung eines EGR-Ventil-Befehlwerts in Beziehung steht, unter den Steuer-/Regelblöcken, welche in der ECU 3D von dem Abgasreinigungssystem gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind;
  • 32 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um einen Referenzwert für den NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert zu bestimmen;
  • 33 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um den Korrekturkoeffizienten basierend auf dem EGR-Verhältnis zu bestimmen;
  • 34 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um einen Referenzwert für die NO-Oxidationseffizienz zu bestimmen, basierend auf dem Schätzwert von dem Abgasvolumen und dem NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert;
  • 35 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um einen Korrekturkoeffizienten basierend auf der Oxidationskatalysatortemperatur zu bestimmen;
  • 36 ist eine graphische Darstellung, welche eine Einstelltabelle für einen Konversionsfunktions-Einstellparameter zeigt;
  • 37 stellt Zeitdiagramme bereit, welche die Änderung im Modifikationsfaktor zeigt, welche von einem Modellmodifizierer bestimmt werden;
  • 38 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als neue Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelmodus und der Modellmodifizierer inaktiv gesetzt sind;
  • 39 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als neue Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelmodus arbeiten darf, während der Modellmodifizierer inaktiv gesetzt ist;
  • 40 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als neue Artikel definiert sind und sowohl der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelmodus als auch der Modellmodifizierer arbeiten dürfen;
  • 41 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als degradierte Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelmodus und der Modellmodifizierer auf inaktiv gesetzt sind;
  • 42 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als degradierte Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelmodus arbeiten darf, während der Modellmodifizierer als inaktiv gesetzt ist;
  • 43 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als degradierte Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelmodus und der Modellmodifizierer arbeiten dürfen;
  • 44 ist ein Diagramm, welches eine neuronale Netzwerkstruktur von der NOx-Zufuhr-Schätzeinheit zeigt; und
  • 45 ist eine graphische Darstellung, welche Sigmoidfunktionen zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Erste Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, welches Konfigurationen von einem Verbrennungsmotor (nachfolgend als „Motor” bezeichnet) 1 und ein Abgasreinigungssystem 2 davon gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Der Motor 1 ist ein Benzinmotor von einem Magerverbrennungs-Betriebstyp oder ein Dieselmotor und ist in ein nicht dargestelltes Fahrzeug eingebaut.
  • Das Abgasreinigungssystem 2 ist derart konfiguriert, dass es einen Oxidationskatalysator 21, welcher in einer Abgasrohrleitung 11 von dem Motor 1 vorgesehen ist, einen CSF (katalysierter Rußfilter) 22, welcher in der Abgasrohrleitung 11 vorgesehen ist und Ruß in dem Abgas sammelt, eine selektiven Reduktionskatalysator 23, welcher in einer Abgasrohrleitung 11 vorgesehen ist und NOx in dem durch diese Abgasrohrleitung 11 strömenden Abgas unter dem Vorhandensein von NH3, welches als ein Reduktionsmittel dient, reinigt, eine Harnstoffeinspritzeinrichtung 25, welche Harnstoffwasser, was ein Vorläufer von Ammoniak ist, in die Abgasrohrleitung 11 auf einer stromaufwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 zuführt, eine Hochdruck-EGR-Einrichtung 26, welche einen Teil des durch die Abgasrohrleitung 11 strömenden Abgases in eine Einlassrohrleitung 12 rezirkuliert, und eine elektronische Steuer-/Regeleinheit (nachfolgend als „ECU” bezeichnet) 3 umfasst.
  • Die Hochdruck-EGR-Einrichtung 26 ist dazu konfiguriert, einen Hochdruck-EGR-Kanal 261 und ein Hochdruck-EGR-Ventil 262 zu umfassen. Der Hochdruck-EGR-Kanal 261 verbindet die Abgasrohrleitung 11 auf einer stromaufwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator 21 und die Einlassrohrleitung 12. Das Hochdruck-EGR-Ventil 262 ist in dem Hochdruck-EGR-Kanal 261 vorgesehen und steuert/regelt die durch diesen Hochdruck-EGR-Kanal 261 rezirkulierte Abgasmenge (nachfolgend als „EGR-Menge” bezeichnet). Dieses Hochdruck-EGR-Ventil 262 ist mit der ECU 3 über einen Aktuator verbunden, welcher nicht dargestellt ist, und die Öffnung davon (Hubbetrag) wird elektromagnetisch durch die ECU 3 gesteuert/geregelt.
  • Der Oxidationskatalysator 21 ist in der Abgasrohrleitung 11 unmittelbar hinter dem Motor 1 und weiter stromaufwärts als der CSF 22 vorgesehen und zusätzlich zu einer Oxidation und Reinigung von HC und CO in dem Abgas oxidiert er das NO in dem Abgas, um es zu NO2 umzuwandeln.
  • 2 ist eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen der Temperatur von dem Oxidationskatalysator und der NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator zeigt. Hier verweist die NO-Oxidationseffizienz auf das Verhältnis von der NO2-Menge, welche durch den Oxidationskatalysator oxidiert wird und aus diesem herausströmt, relativ zu der NO-Menge, welche in den Oxidationskatalysator strömt, und kann somit als NO2-Erzeugungseffizienz bezeichnet werden. Wie in 2 gezeigt, weist die NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator eine nach oben konvexe Charakteristik auf relativ zu der Temperatur von dem Oxidationskatalysator und ist derart konfiguriert, dass NOx in der Umgebung von 300°C mit der besten Effizienz in dem in 2 gezeigten Beispiel oxidiert wird. Anders ausgedrückt, nimmt die NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator ab, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator unter den Optimalwert (300°C in dem Beispiel von 2) fällt, und nimmt auch ab, wenn sie über den Optimalwert ansteigt. Im Gegensatz dazu sollte bemerkt werden, dass die Oxidationseffizienzen von CO und HC in dem Oxidationskatalysator Charakteristika. haben, welche im Wesentlichen mit der Temperatur von dem Oxidationskatalysator ansteigen. Anders ausgedrückt, nehmen die Oxidationseffizienzen von CO und HC mit einer Erhöhung der Temperatur des Oxidationskatalysators zu.
  • Zurück auf 1 verweisend, ist der CSF 22 in der Abgasrohrleitung 11 weiter stromabwärts als der Oxidationskatalysator 21 und weiter stromaufwärts als der selektive Reduktionskatalysator 23 vorgesehen. Der CSF 22 sammelt Ruß, in welchem Kohlenstoff in dem Abgas eine Hauptkomponente ist, wenn das Abgas durch die feinen Poren in den Filterwänden desselben passiert, indem bewirkt wird, dass der Ruß sich an der Oberfläche von den Filterwänden und in den Poren in den Filterwänden ablagert. Darüber hinaus, da der Oxidationskatalysator auf diese Filterwände aufgetragen ist, hat er eine Funktion, CO, HC und NO in dem Abgas zu oxidieren, in ähnlicher Weise zu dem vorangehend erwähnten Oxidationskatalysator 21.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die Funktion zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite geteilt werden kann, indem Katalysatoren verwendet werden, welche sich in der Edelmetallzusammensetzung unterscheiden, in dem Oxidationskatalysator 21 auf der stromaufwärtigen Seite und in dem CSF 22 auf der stromabwärtigen Seite. Indem beispielsweise ein Katalysator verwendet wird, in welchem Pt und Pd in den Oxidationskatalysator 21 auf der stromaufwärtigen Seite gemischt sind, wird die Oxidationsleistung für HC und CO bei einer niedrigen Temperatur verbessert werden, und indem ein Katalysator verwendet wird, in welchem Pt der Hauptbestandteil ist und auch eine kleine Menge von Pd in den CSF 22 auf der stromabwärtigen Seite gemischt wird, kann die NO-Oxidationsleistung (d. h. die NO2-Erzeugungsleistung) verbessert werden.
  • 3 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die CO-Menge, HC-Menge, NO-Menge und NO2-Menge in jedem Teil des Oxidationskatalysators und des CSF zeigen.
  • Wie in 3 gezeigt, werden das CO, HC und NO, welche in dem von dem Motor abgegebenen Abgas enthalten sind, jeweils beim Passieren durch den Oxidationskatalysator und den CSF oxidiert; daher nimmt die Menge von jedem von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite ab. Zusätzlich wird NO2 erzeugt, indem NO oxidiert wird; daher nimmt die NO2-Menge von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite zu.
  • Ferner gibt es in dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welcher im Wesentlichen dieselbe Funktion wie dieser Oxidationsverfahren hat, für die Oxidationsreaktionen von CO, HC und NO eine Rangfolge in der Reihenfolge von CO, HC und NO. Mit anderen Worten, während das Abgas, welches CO, HC und NO enthält, durch den Oxidationskatalysator und den CSF passiert, wird CO am frühesten oxidiert (d. h. am weitesten stromaufwärts), gefolgt davon, dass HC oxidiert wird, und schließlich (d. h. am weitesten stromabwärts) wird NO oxidiert, um NO2 zu erzeugen. Insbesondere wird NO in dem Abgas oxidiert, nachdem CO und HC nicht mehr in dem Abgas ist und NO2 wird erzeugt; daher, wenn CO und HC in dem Abgas im Überfluss enthalten sind, gibt es eine Tendenz, dass die NO-Oxidationseffizienz abnimmt, bevor die CC- und HC-Oxidationseffizienzen in dem Oxidationskatalysator und dem CSF abnehmen.
  • Zusätzlich nimmt im Allgemeinen bei einem Oxidationskatalysator und einem CSF einhergehend mit einem Anstieg der Raumgeschwindigkeit des Abgases, d. h. dem Durchsatz pro Zeiteinheit der oxidierenden Substanzen (CO, HC, NO) (g/s) die Oxidationseffizienz davon ab. Ferner, wie vorangehend beschrieben, da NO in dem Abgas an der am weitesten stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator und dem CSF oxidiert wird, wenn das Volumen des von dem Motor abgegebenen Abgases zunimmt, besteht eine Tendenz, dass die NO-Oxidationseffizienz abnimmt, bevor die CO- und HC-Oxidationseffizienzen abnehmen.
  • Zurück auf 1 verweisend, umfasst die Harnstoffwasser-Einspritzeinrichtung 25 einen Harnstoffwassertank 251 und ein Harnstoffwasser-Einspritzventil 253.
  • Der Harnstoffwassertank 251 speichert Harnstoffwasser und ist mit dem Harnstoffwasser-Einspritzventil 253 über ein Harnstoffwasserzufuhrrohr 254 und eine Harnstoffwasserpumpe, welche nicht dargestellt ist, verbunden. Ein Harnstoffwasserniveausensor 255 ist an diesem Harnstoffwassertank 251 vorgesehen. Der Harnstoffwasserniveausensor 255 erfasst das Wasserniveau von dem Harnstoffwasser in dem Harnstoffwassertank 251 und gibt ein Erfassungssignal, welches im Wesentlichen proportional zu diesem Waserniveau ist, an die ECU 3 aus. Das Harnstoffwasser-Einspritzventil 253 ist mit der ECU 3 verbunden, arbeitet gemäß einem Steuer-/Regelsignal von der ECU 3 und spritzt Harnstoffwasser in die Abgasrohrleitung 11 gemäß diesem Steuer-/Regelsignal ein.
  • Der selektive Reduktionskatalysator 23 reduziert selektiv NOx in dem Abgas unter einer Atmosphäre, in welcher ein Reduktionsmittel, wie z. B. NH3, vorhanden ist. Insbesondere, wenn Harnstoffwasser durch die Harnstoffwasser-Einspritzeinrichtung 25 eingespritzt wird, wird dieses Harnstoffwasser durch die Wärme des Abgases thermisch zerlegt oder hydrolysiert und NH3 wird als ein Reduktionsmittel erzeugt. Das so erzeugte NH3 wird dem selektiven Reduktionskatalysator 23 zugeführt und NOx in dem Abgas wird selektiv durch dieses NH3 reduziert.
  • Die Reaktionsformeln, welche die Reduktionsreaktion von NO und NO2 in dem selektiven Reduktionskatalysator 23 veranschaulichen, sind in den folgenden Formeln (3-1), (3-2), und (3-3) gezeigt. Die in der Formel (3-1) gezeigte Reaktion ist eine Reaktion, welche gleichzeitig NO und NO2 in dem Abgas reduziert. Die in der Formel (3-2) gezeigte Reaktion ist eine Reaktion, welche nur NO in dem Abgas reduziert. Die in der Formel (3-3) gezeigte Reaktion ist eine Reaktion, welche nur NO2 in dem Abgas reduziert. NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (3-1) 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 16H2O (3-2) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 16H2O (3-3)
  • Obwohl es so eingerichtet wurde, dass NO und NO2 in dem Abgas durch NH3 durch die in den obigen Formeln (3-1) bis (3-3) gezeigten Reaktionen reduziert werden, welche auf dem selektiven Reduktionskatalysator ablaufen, wird das Ausmaß des Ablaufs von jeder Reaktion als sich abhängig von dem NO2-NOx-Verhältnis verändernd angesehen.
  • Beispielsweise ist in einem Fall, in dem das NO2-NOx-Verhältnis 0,5 ist, das Molverhältnis von NO zu NO2 in dem Abgas 1:1; daher läuft die in der obigen Formel (3-1) gezeigte Reaktion hauptsächlich in dem selektiven Reduktionskatalysator ab.
  • In einem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis kleiner als 0,5 ist, d. h. in einem Fall, in welchem NO reichlicher vorhanden ist als NO2, bleibt das NO, welches nicht durch die in der obigen Formel (3-1) reduziert wurde, übrig; jedoch wird das NO in dieser Überschussmenge durch die Reaktion reduziert, deren Ablauf in der obigen Formel (3-2) gezeigt ist. Daher nimmt in einem Fall, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis kleiner als 0,5 ist, das Ausmaß eines Ablaufs der Reaktion, welche in der obigen Formel (3-1) gezeigt ist, begleitend das Abnehmendes NO2-NOx-Verhältnisses ab und das Ausmaß eines Ablaufs der in der obigen Formel (3-2) gezeigten Reaktion nimmt zu.
  • Andererseits bleibt in einem Fall, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis größer als 0,5 ist, d. h. in einem Fall, in welchem NO2 reichlicher vorhanden ist als NO, das NO2 übrig, welches nicht durch die in der obigen Formel (3-1) gezeigte Reaktion reduziert wurde; jedoch wird das NO2 von dieser überschüssigen Menge durch die Reaktion reduziert, deren Ablauf in der obigen Formel (3-3) gezeigt ist. Daher nimmt in einem Fall, in dem das NO2-NOx-Verhältnis größer als 0,5 ist, das Ausmaß eines Ablaufs der in der obigen Formel (3-1) gezeigten Reaktion einhergehend mit der NO2-NOx-Verhältnis-Zunahme ab und das Ausmaß eines Ablaufs der in der obigen Formel (3-3) gezeigten Reaktion nimmt zu.
  • 4 ist eine graphische Darstellung, welche die Charakteristika der NOx-Reinigungsrate relativ zu dem NO2-NOx-Verhältnis in dem selektiven Reduktionskatalysator zeigt. Die durchgezogene Linie bezeichnet die Charakteristik von der NOx-Reinigungsrate in einem selektiven Reduktionskatalysator, welcher ein neuer Artikel ist, und die gestrichelte Linie bezeichnet die Charakteristik von der NOx-Reinigungsrate in einem degradierten selektiven Reduktionskatalysator. Die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator verändert sich abhängig von dem NO2-NOx-Verhältnis in dem hineinströmenden Abgas, wie in 4 gezeigt, aufgrund der Tatsache, dass das NO und NO2 durch die oben erwähnten derartigen drei unterschiedlichen Reaktionen in dem selektiven Reduktionskatalysator reduziert werden.
  • Mit anderen Worten, zeigt die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator eine nach oben konvexe Charakteristik, um ein Maximum zu sein, wenn das NO2-NOx-Verhältnis von dem hineinströmenden Abgas 0,5 ist, ungeachtet des Grads eines Voranschreitens der Degradation davon. Zusätzlich, wenn der prozentuale Rückgang in der NOx-Reinigungsrate, wenn das NO2-NOx-Verhältnis von dem Optimalwert abweicht, zwischen einem Fall, in dem es größer als der Optimalwert ist, und einem Fall, in dem es kleiner ist, verglichen wird, ist der prozentuale Rückgang in der NOx-Reinigungsrate für den kleineren Fall größer.
  • Zusätzlich, wenn der prozentuale Rückgang in der NOx-Reinigungsrate, wenn das NO2-NOx-Verhältnis von dem Optimalwert abweicht, zwischen einem Fall, in dem der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators klein ist (durchgezogene Linie in 4) und einem Fall verglichen wird, in dem er groß ist (durchgezogene Linie in 4) ist die prozentuale Abnahme in der NOx-Reinigungsrate für den Fall größer, dass das Degradationsausmaß groß ist. Mit anderen Worten, ist in einem Fall, in dem der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators klein ist, die NOx-Reinigungsrate größtenteils konstant, ungeachtet des NO2-NOx-Verhältnisses von dem Abgas; wohingegen in einem Fall, in dem der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators groß ist, sich die NOx-Reinigungsrate sehr stark abhängig von dem NO2-NOx-Verhältnis von dem Abgas verändert.
  • Zurück auf 1 verweisend, hat der selektive Reduktionskatalysator 23 eine Funktion, NOx in dem Abgas durch das NH3 zu reduzieren, welches aus dem Harnstoffwasser erzeugt wird, wie auch eine Funktion, nur eine vorbestimmte Menge von dem so erzeugten NH3 zu speichern. Nachfolgend wird die in dem selektiven Reduktionskatalysator 23 gespeicherte NH3-Menge als eine Speichermenge definiert, und die NH3-Menge, welche in dem selektiven Reduktionskatalysator 23 gespeichert werden kann, ist als eine maximale Speicherkapazität definiert. Das in dieser Weise gespeicherte NH3 wird auch dementsprechend bei der Reduktion von NOx in dem Abgas verbraucht. Als Ergebnis nimmt die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 gemäß der zunehmenden Speichermenge zu. Andererseits, wenn die Speichermenge die Speicherkapazität erreicht und der selektive Reduktionskatalysator 23 einen gesättigten Zustand erreicht, obwohl die NOx-Reinigungsrate auch einen Maximalwert erreicht, tritt ein NH3-Schlupf auf, in welchem NH3, welches nicht zu einer Reduzierung des NOx beiträgt und überschüssig wurde, zu der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 abgegeben wird. Um zu verhindern, dass das NH3, welches zu der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 abgegeben wurde, zur Außenseite des Systems auf diese Weise abgegeben wird, ist ein Schlupfunterdrückungskatalysator 24 auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 vorgesehen. Beispielsweise kann ein Oxidationskatalysator, welcher NH3 oxidiert, welches von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 abgeglitten ist, um dieses in N2 und H2O zu zerlegen, ein selektiver Reduktionskatalysator, welcher das NH3 speichert, welches abgeglitten ist oder dieses NH3 bei der Reduktion von NOx in dem Abgas bereitstellt, oder dergleichen, als dieser Schlupfunterdrückungskatalysator 24 verwendet werden.
  • Um den Zustand des Abgasreinigungssystems 2 zu erfassen, sind ein Abgastemperatursensor 41, ein NH3-Sensor 42, ein NO2-Sensor 43, ein Kurbelwinkel-Positionssensor 14, ein Beschleuniger-Öffnungssensor 15, ein Harnstoffwasser-Restmenge-Warnlicht 16, ein Katalysatordegradation-Warnlicht 17 und dergleichen mit der ECU 3 verbunden.
  • Der Abgastemperatursensor 41 erfasst die Abgastemperatur auf den stromabwärtigen Seiten von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF 22 und führt ein Signal, welches im Wesentlichen proportional zu dem Erfassungswert ist, der ECU 3 zu. Mit der ECU 3 werden eine Temperatur Tscr von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 und eine Temperatur Tdoc von dem Oxidationskatalysator 21 basierend auf dem Erfassungswert von diesem Abgastemperatursensor 41 berechnet.
  • Der NH3-Sensor 42 erfasst die Konzentration oder Menge von Ammoniak in dem Abgas in der Abgasrohrleitung 11 zwischen dem selektiven Reduktionskatalysator 23 und dem Schlupfunterdrückungskatalysator 24 und führt ein Signal Vnh3, welches im Wesentlichen proportional zu dem Erfassungswert ist, der ECU 3 zu. Der NO2-Sensor 43 erfasst die Konzentration oder Menge von NO2 im Abgas in der Abgasrohrleitung 11 unmittelbar hinter dem selektiven Reduktionskatalysator 23 und führt ein Signal Vno2, welches im Wesentlichen proportional zu dem Erfassungswert ist, der ECU 3 zu.
  • Der Kurbelwinkelpositionssensor 14 erfasst den Drehwinkel von der Kurbelwelle von dem Motor 1 einhergehend mit der Erzeugung eines Pulses bei jedem 1° des Kurbelwinkels und führt dieses Pulssignal der ECU 3 zu. Eine Drehzahl NE des Motors 1 wird durch die ECU 3 basierend auf diesem Pulssignal berechnet. Der Kurbelwinkelpositionssensor 14 erzeugt ferner einen Zylinderdiskriminierungsppuls in einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition von einem speziellen Zylinder und führt dieses der ECU 3 zu.
  • Der Beschleunigeröffnungssensor 15 erfasst einen Niederdrückbetrag (nachfolgend als „Beschleunigeröffnung” bezeichnet) AP von dem Gaspedal, welches nicht veranschaulicht ist, von dem Fahrzeug und führt ein Erfassungssignal, welches im Wesentlichen proportional zu der so erfassten Beschleunigeröffnung AP ist, der ECU 3 zu. Eine geforderte Motorlast TRQ des Motors 1 wird gemäß dieser Beschleunigeröffnung AP und einer Drehzahl NE durch die ECU 3 berechnet.
  • Das Harnstoffwasser-Restmenge-Warnlicht 16 ist beispielsweise im Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen und leuchtet in Reaktion darauf, dass die Restmenge von Harnstoffwasser in dem Harnstoffwassertank 251 an einer vorbestimmten Restmenge vorbei abgenommen hat. Hierdurch wird die Bedienungsperson über die Tatsache gewarnt, dass die Restmenge an Harnstoffwasser in dem Harnstoffwassertank 251 abgenommen hat.
  • Das Katalysatordegradation-Warnlicht 17 ist beispielsweise in dem Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen und leuchtet in Reaktion darauf, dass ein Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD, welcher später beschrieben wird, „3” wurde. Hierdurch wird die Bedienungsperson über die Tatsache gewarnt, dass der selektive Reduktionskatalysator in einem degradierten Zustand ist.
  • Die ECU 3 ist versehen mit einer Eingangsschaltung, welche Funktionen hat wie z. B. Eingangssignalwellenformen von jeder Art von Sensor zu formen, die Spannungsniveaus auf vorbestimmte Niveaus zu korrigieren, und analoge Signalwerte in digitale Signalwerte umzuwandeln, und einer zentralen Verarbeitungseinheit (nachfolgend als „CPU” bezeichnet). Zusätzlich hierzu ist die ECU 3 mit einer Speicherschaltung versehen; welche jede Art von Berechnungsprogramm, welches von der CPU ausgeführt wird, Berechnungsergebnisse und dergleichen speichert und eine Ausgangsschaltung, welche Steuer-/Regelsignale an den Motor 1, das Hochdruck-EGR-Ventil 262, das Harnstoffwasser-Einspritzventil 253 und dergleichen ausgibt.
  • Von den Steuer-/Regelblöcken, welche in der ECU 3 konfiguriert sind, ist die 5 eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Steuer-/Regelblocks zeigt, welcher mit der Bestimmung eines Befehlswerts in Beziehung steht (nachfolgend als „EGR-Ventilbefehlswert” bezeichnet) Legr_cmd für den Hubbetrag von dem Hochdruck-EGR-Ventil 262.
  • Es sollte angemerkt werden, dass zusätzlich zu dem Steuer-/Regelblock, welcher mit der Bestimmung des EGR-Ventilbefehlswerts Legr_cmd in Beziehung steht, wie dem, welcher beispielsweise in 5 gezeigt ist, ein Steuer-/Regelblock zur Bestimmung einer Harnstoffwasser-Einspritzsteuerung/-regelung, d. h. einer Einspritzmenge von Harnstoffwasser von dem Harnstoffwasser-Einspritzventil 253 in der ECU 3 ausgebildet ist. Insbesondere wird in der Harnstoffwasser-Einspritzsteuerung/-regelung die Einspritzmenge von Harnstoffwasser basierend auf dem Erfassungswert von dem NH3-Sensor 42, welcher auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 vorgesehen ist, bestimmt, während die Speichermenge und die maximale Speicherkapazität von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 geschätzt werden, so dass diese Speichermenge nahe der maximalen Speicherkapazität gehalten wird. Indem die Speichermenge in dieser Weise nahe der maximalen Speicherkapazität gehalten wird, wird der NH3-Schlupf von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 auf dem Minimum gehalten, während man in der Lage ist, die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 hoch zu halten. Es sollte angemerkt werden, dass ein detaillierter Algorithmus von der obigen derartigen Harnstoffwasser-Einspritzsteuerung/-regelung detailliert von den Anmeldern der vorliegenden Anmeldung in der internationalen PCT-Publikation Nr. WO 2008/57628 usw. beschrieben ist und somit eine detaillierte Erläuterung zusätzlich dazu hier weggelassen wird.
  • Wie in 5 gezeigt, ist der Steuer-/Regelblock, welcher mit der Bestimmung des EGR-Ventilbefehlswerts Legr_cmd in Beziehung steht, derart konfiguriert, dass er eine NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31, eine Referenz-EGR-Menge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32 und eine EGR-Steuer-/Regeleinrichtung 33 umfasst.
  • Gemäß diesem Steuer-/Regelblock wird eine Soll-EGR-Menge Gegr_cmd berechnet, indem ein EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2, welcher durch die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31 berechnet wird, mit einer Referenz-EGR-Menge Gegr_map multipliziert wird, welche durch die Referenz-EGR-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32 (unter Verweis auf die nachfolgende Formel (4)) berechnet wird. Dann wird der EGR-Ventilbefehlswert Legr_cmd durch die EGR-Steuer-/Regeleinrichtung 33 derart berechnet, dass der Schätzwert Gegr_hat für die EGR-Menge (nachfolgend als „EGR-Menge-Schätzwert” bezeichnet) mit der oben erwähnten Soll-EGR-Menge Gegr_cmd übereinstimmt.
  • Es sollte bemerkt werden, dass die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd nicht nur als ein Wert definiert sein kann, bei dem man angelangt, indem der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 mit der Referenz-EGR-Menge Gegr_map multipliziert wird, wie in der Formel (4) gezeigt, sondern auch als ein Wert definiert ist, bei welchem man angelangt, indem der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 zu der Referenz-EGR-Menge Gegr_map addiert wird. Gegr_cmd(k) = Kegr_no2(k)·Gegr_map(k) (4)
  • Hierin ist das Symbol (k) ein Symbol, welches eine diskretisierte Zeit anzeigt und kennzeichnet bestehende Daten, welche in jeder vorbestimmten Steuer-/Regelperiode erfasst oder berechnet werden. Insbesondere in einem Fall, in welchem das Symbol (k) als Daten gesetzt wurde, welche in dem vorliegenden Steuer-/Regelzyklus erfasst oder berechnet werden, bezeichnet das Symbol (k-1) bestehende Daten, welche in einem vorangehenden Steuer-/Regelzyklus erfasst oder berechnet werden. Es sollte bemerkt werden, dass das Symbol (k) gegebenenfalls in der folgenden Erläuterung weggelassen wird.
  • Die Referenz-EGR-Betrag-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32 bestimmt den Referenz-EGR-Betrag Gegr_map, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf der Motordrehzahl NE und der verlangten Motorlast TRQ. Es sollte bemerkt werden, dass dieses Kennfeld in der Referenz-EGR-Betrag-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32 vorzugsweise das Gleichgewicht des Kraftstoffverbrauchs, die Rußmenge, die NOx-Zufuhrmenge und dergleichen berücksichtigt, während es derart eingestellt ist, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas leicht NO2-überschüssig ist.
  • Die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31 arbeitet in irgendeinem von den folgenden vier Arten von Steuer-/Regelmodi und berechnet den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2, um den oben erwähnten Kennfeldwert Gegr_map zu korrigieren, basierend auf verschiedenen Algorithmen in jedem Steuer-/Regelmodus.
    • 1. NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus
    • 2. Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
    • 3. Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus
    • 4. NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • Nachfolgend wird eine Sequenz zur Berechnung des EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 gemäß diesen vier Steuer-/Regelmodi der Reihe nach erläutert.
  • NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus
  • In dem NO2-Sensor-Rückkoppelungsmodus steuert/regelt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31 das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin, welcher die NOx-Reinigungsrate maximiert. Insbesondere wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 bestimmt basierend auf dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, so dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas im Schnitt in der Umgebung von dem Optimalwert davon gehalten wird.
  • In diesem Modus wird der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, welcher proportional zu der NO2-Konzentration von dem Abgas unmittelbar hinter dem selektiven Reduktionskatalysator ist, zu einer Ausgabeabweichung E_Vno2 umgewandelt, welche durch die folgende Formel (5) bestimmt wird. Anders ausgedrückt, wird die Ausgabeabweichung E_Vno2 von dem NO2-Sensor „0” in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno2 nicht größer als ein vorbestimmter NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th ist, und in einem Fall, in welchem der Ausgabewert Vno2 größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th ist, wird sie die Abweichung davon (Vno2-Vno2_th).
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  • Wie nachstehend detailliert erläutert, ist dieser NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th ein Wert, welcher vorzugsweise so gesetzt ist, dass er ein idealerweise etwas größerer Wert als „0” ist, da er ein Schwellenwert ist, welcher verwendet wird, um das Vorhandensein von NO2 auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator basierend auf dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor zu bestimmen; jedoch nach Berücksichtigung von Einflüssen, wie z. B. einer Variabilität in Feststoffen, einer Degradation mit der Zeit und Interferenzgasen von dem NO2-Sensor, ist er auf einen Wert eingestellt, welcher zuverlässig bestimmt werden kann, wenn NO2 auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben wird.
  • Hier wird die Differenz zwischen einem Zustand, in welchem die Ausgabeabweichung E_Vno2 0 ist, und einem Zustand, in welchem sie ein positiver Wert ist, der nicht Null ist, unter Verweis auf 6 erläutert.
  • 6 ist eine Ansicht, welche Beziehungen zwischen dem NO2-NOx-Verhältnis in in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas und der NO2-Menge und der NO-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zeigt. Die durchgezogene Linie in 6 bezeichnet die Beziehung von der NO-Menge und der NO2-Menge zu dem NO2-NOx-Verhältnis in einem Fall, in dem sich der selektive Reduktionskatalysator in dem Idealzustand befindet. Hier verweist der Idealzustand von dem selektivem Reduktionskatalysator auf einen Zustand, in welchem HC weder an dem selektiven Reduktionskatalysator anhaftet noch in diesen einströmt, und somit ist die NOx-Reinigung ein Maximum, wenn das NO2-NOx-Verhältnis 0,5 ist. Die gestrichelte Linie bezeichnet die Beziehung von der NO-Menge und der NO2-Menge zu dem NO2-NOx-Verhältnis in einem Fall, in welchem man sich in einem Zustand befindet, in dem die HC-Einströmung zu dem selektiven Reduktionskatalysator groß ist. Wenn beispielsweise die HC-Einströmung zu dem selektiven Reduktionskatalysator aufgrund der Tatsache zunimmt, dass der Oxidationskatalysator auf der stromaufwärtigen Seite degradiert, wird das NO2 verbraucht und NO steigt an, wie in der obigen Formel (1) gezeigt; daher wird das NO2-NOx-Verhältnis, bei welchem die NOx-Reinigung ein Maximum ist, größer als der oben erwähnte Idealzustand. Zusätzlich bezeichnet die fette Linie die NO2-Menge und die dünne Linie bezeichnet die NO-Menge.
  • Wie durch die fette durchgezogene Linie in 6 gezeigt, wird in einem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis nicht größer als etwa 0,5 ist, was das Maximum für die NOx-Reinigungsrate ist, die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator in dem Idealzustand etwa 0, ungeachtet des NO2-NOx-Verhältnisses, und in einem Fall, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis wenigstens etwa 0,5 ist, nimmt es bei einem Anstieg des NO2-NOx-Verhältnisses zu. Zusätzlich, wie durch die fette gestrichelte Linie in 6 gezeigt, ist in einem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis nicht größer als etwa 0,6 ist, was das Maximum für die NOx-Reinigungsrate ist, die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator in einem Zustand, in welchem die HC-Einströmung groß ist, etwa 0, ungeachtet des NO2-NOx-Verhältnisses, und in einem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis wenigstens etwa 0,6 ist, nimmt es beim Anstieg des NO2-NOx-Verhältnisses zu.
  • Anders ausgedrückt, nimmt die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zu, wenn das NO2-NOx-Verhältnis den Optimalwert überschreitet, bei welchem die NOx-Reinigungsrate davon ein Maximum ist, d. h., wenn das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas NO2-überschüssig wird.
  • Zusätzlich, wie durch die dünne durchgezogene Linie in 6 gezeigt, ist in einem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis wenigstens etwa 0,5 ist, was das Maximum für die NOx-Reinigungsrate ist, die NO-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator in dem Idealfall annähernd 0, ungeachtet des NO2-NOx-Verhältnisses, und nimmt in einem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis nicht größer als etwa 0,5 ist, bei einer Abnahme des NO2-NOx-Verhältnisses zu. Zusätzlich, wie durch die dünne gestrichelte Linie in 6 gezeigt, ist in einem Fall, dass das NO2-NOx-Verhältnis wenigstens etwa 0,6 ist, was das Maximum für die NOx-Reinigungsrate ist, die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator in einem Zustand, in welchem die HC-Einströmung stark ist, etwa 0, ungeachtet des NO2-NOx-Verhältnisses, und steigt begleitend die NO2-NOx-Verhältnisabnahme in einem Fall an, dass das NO2-NOx-Verhältnis nicht größer als etwa 0,6 ist.
  • Anders ausgedrückt, steigt die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator an, wenn das NO2-NOx-Verhältnis unter den Optimalwert fällt, bei welchem die NOx-Reinigungsrate davon das Maximum ist, d. h., wenn das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas NO-überschüssig wird, ungeachtet des Zustands davon.
  • Basierend auf dem Vorangehenden, kann ein Zustand, in welchem die Ausgabeabweichung E_Vno2 „0” ist, als ein Zustand bestimmt werden, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas nahe dem Optimalwert ist, bei welchem die NOx-Reinigungsrate das Maximum ist, oder NO-überschüssig ist, wenn es kleiner als der oben erwähnte Optimalwert ist.
  • Andererseits kann der Zustand, in welchem die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert ist, als ein NO2-Überschusszustand bestimmt werden, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas größer als der Optimalwert ist, bei welchem die NOx-Reinigungsrate ein Maximum wird.
  • In dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 berechnet basierend auf den folgenden Formeln (6), (7) und (8) unter Verwendung der Ausgabeabweichung E_Vno2, welche die oben erwähnte Bedeutung hat.
    Figure 00570001
  • Wie in der Formel (8) gezeigt, mit „1” als einer Obergrenze und Kegr_no2 als einer Untergrenze, wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 zwischen diese Obergrenze und Untergrenze eingestellt.
  • Eine Rückkopplungsverstärkung Ki_no2 in der Formel (7) ist auf einen negativen Wert eingestellt. Es kann dadurch bewirkt werden, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 behutsam abnimmt, in einem Fall, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert ist, d. h. in einem Fall, dass ein Zustand vorliegt, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas NO2-überschüssig ist.
  • Das Anfangs-Dekrement Dkegr_DEC in der Formel (6) entspricht dem Änderungsbetrag in dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 nur dann, wenn die Ausgabeabweichung E_Vno2 von „0” zu einem positiven Wert wechselt, d. h. wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th überschreitet und ist auf einen negativen Wert eingestellt. Zusätzlich entspricht der Rückkehrbetrag Dkegr_INC in der Formel (6) dem Betrag einer Änderung des EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 in einem Fall, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 „0” ist, d. h. in einem Fall, in welchem man sich in einem Zustand befindet, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas der Optimalwert oder NO-überschüssig ist, und ist auf einen positiven Wert eingestellt.
  • 7 stellt Zeitdiagramme bereit, welche die Änderungen in dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, einen EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 und eine Soll-EGR-Menge Gegr_cmd in einem Fall eines Betriebs der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in einem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zeigt, welcher durch die obigen Formeln (5) bis (8) definiert ist.
  • Während der Zeit t1 bis t2 ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. In diesem Fall steigt der EGO-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 schrittweise durch den Rückkehrbetrag Dkegr_INC, welcher durch die Formel (6) gesetzt ist, zu der Obergrenze hin an. Die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd steigt dadurch behutsam an, um sich dem Kennfeldwert Gegr_map anzunähern, wobei als ein Ergebnis davon die von dem Motor abgegebene NO-Menge behutsam abnimmt, im Vergleich zu einem Fall, dass nicht bewirkt wird, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 ansteigt.
  • Als Nächstes überschreitet zur Zeit t2 der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 durch das durch die Formel (6) gesetzte Anfangsdekrement Dkegr_DEC ab. Die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd wird dadurch augenblicklich zu einem kleineren Wert verändert, um von dem Kennfeldwert Gegr_map abzuweichen. Nachfolgend nimmt von der Zeit t2 bis zur Zeit t3, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th fällt, der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 schrittweise um einen Betrag ab, welcher proportional zu der Ausgabeabweichung E_Vno2 ist, wie in der Formel (7) gezeigt. Die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd nimmt dadurch stärker ab, um von dem Kennfeldwert Gegr_maß abzuweichen, wobei als Ergebnis davon die, von dem Motor abgegebene NO-Menge behutsam ansteigt, im Vergleich zu einem Fall, in dem der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 nicht verringert wurde.
  • Während der Zeit t3 bis t4 und von t5 und fortschreitend ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Daher zeigen der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 und die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd in diesem Intervall qualitativ dasselbe Verhalten wie zwischen den oben erwähnten Zeiten t1 bis t2 und somit wird eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen. Zusätzlich ist zwischen den Zeiten t4 und t5 der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Daher zeigen in diesem Intervall der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 und die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd qualitativ dasselbe Verhalten wie zwischen den oben erwähnten Zeiten t2 bis t3, und somit wird eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen.
  • Als Nächstes werden die Effekte infolge einer Ausführung einer Verarbeitung (Zeiten t2 bis t3 und t4 bis t5 in 7) um zu bewirken, dass die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd derart abnimmt, dass sie von dem Kennfeldwert Gegr_map abweicht, in Reaktion darauf, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert wurde, erläutert, während auf 8 Bezug genommen wird.
  • 8 stellt graphische Darstellungen bereit, welche das NO2-NOx-Verhältnis, die NO-Menge, NO2-Menge, HC-Menge und CO-Menge in jedem Teil von der Abgasrohrleitung zeigen. Die gestrichelten Linien in 8 zeigen ein Beispiel einer herkömmlichen Technik, welche fortfährt, den Kennfeldwert Gegr_map als die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd zu verwenden und die durchgezogenen Linien zeigen ein Beispiel von der vorliegenden Ausführungsform, in welcher die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd abnehmen gelassen wird, um von dem Kennfeldwert Gegr_map abzuweichen, in Reaktion darauf, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert wurde.
  • Zunächst, in der durch die gestrichelten Linien gezeigten herkömmlichen Technik, wenn ein NO2-Überschusszustand eiintritt, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas den Optimalwert nahe 0,5 stark überschreitet, wird das NO2, welches nicht gereinigt wurde, zur der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben.
  • Im Gegensatz dazu wird mit der vorliegenden Ausführungsform in einem Fall, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert wird und man in einen NO2-Überschusszustand eintritt, die EGR-Menge dazu gebracht abzunehmen, indem bewirkt wird, dass die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd derart abnimmt, dass sie von dem Kennfeldwert Gegr_map abweicht. Wenn die EGR-Menge abnimmt, steigt die von dem Motor abgegebene NO-Menge (nachfolgend als „NO-Zufuhrmenge” bezeichnet) im Vergleich zu der herkömmlichen Technik an, die von dem Motor abgegebene HC-Menge und CO-Menge nimmt ab und das Abgasvolumen steigt an. Es sollte bemerkt werden, dass die von dem Motor abgegebene NO2-Menge verglichen mit der NO-Zufuhrmenge ziemlich unbedeutend ist und sich mit der EGR-Menge nicht stark verändert.
  • Wenn die NO-Zufuhrmenge ansteigt und das Abgasvolumen ansteigt, nimmt als erstes die NO2-Erzeugungseffizienz ab, ohne dass sich die CO- und HC-Oxidationseffizienzen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF verändern, wie vorangehend beschrieben. Im Vergleich zu der herkömmlichen Technik steigt dadurch die NO-Menge (Rest-NO-Menge), welche in den selektiven Reduktionskatalysator auf der stromabwärtigen Seite strömt, welche durch den Oxidationskatalysator und den CSF unoxidiert bleibt, an, und die NO2-Menge, welche von dem Oxidationskatalysator und dem CSF erzeugt wird und in den selektiven Reduktionskatalysator strömt, nimmt ab.
  • Wie vorangehend beschrieben, im Vergleich zu der herkömmlichen Technik, in welcher das NO2-NOx-Verhältnis den Optimalwert nahe 0,5 stark überschreitet, kann die vorliegende Ausführungsform sowohl die von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegebene NO-Menge als auch NO2-Menge unterdrücken als ein Ergebnis davon, dass bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert nahe 0,5 abnimmt, indem die in den selektiven Reduktionskatalysator strömende NO-Menge erhöht wird, um zu bewirken, dass die NO2-Menge abnimmt.
  • Es sollte bemerkt werden, dass obwohl das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas dazu gebracht wird, zu dem Optimalwert hin abzunehmen, indem bewirkt wird, dass die EGR-Menge in der vorliegenden Ausführungsform abnimmt, das Verfahren, das NO2-NOx-Verhältnis zu verringern, nicht nur auf die Einstellung der EGR-Menge beschränkt ist. Wie in 8 gezeigt, kann das NO2-NOx-Verhältnis dazu gebracht werden abzunehmen, indem ein mit dem Verbrennungszustand des Motors in Beziehung stehender Verbrennungsparameter derart eingestellt wird, dass der Abnahmeeffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welcher bewirkt wird, indem die von dem Motor abgegebene NOx-Menge ansteigt, größer wird als der Anstiegseffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz auf den Oxidationskatalysator und den CSF, welcher dadurch bewirkt wird, dass die von dem Motor abgegebene HC-Menge und CO-Menge abnehmen. Es sollte bemerkt werden, dass die Kraftstoff-Einspritzmenge, die Kraftstoff-Einspritzzeiteinstellung, der Ladedruck, die EGR-Menge und dergleichen beispielsweise als Beispiel für den Verbrennungsparameter dienen können.
  • Als Nächstes wird die Einstellstrategie für das Anfangsdekrement Dkegr_DEC und der Rückkehrbetrag Dkegr_INC in der obigen Formel (6) unter Bezugnahme auf 9 erläutert.
  • 9 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderung in der NO-Zufuhrmenge, dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas und der NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator zeigt in einem Fall, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 von „1” zu „0” abnimmt oder in einem Fall, dass er von „0” zu „1” ansteigt. Die durchgezogene Linie in 9 zeigt die Zeit einer Abnahme des EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2, und die gestrichelte Linie zeigt die Zeit einer Zunahme des EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2.
  • Es gibt eine Hysterese-Charakteristik wie die, welche in 9 gezeigt ist, in der NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator, d. h. in der NO2-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator.
  • Beispielsweise, wenn der Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird, von „1” zu „0” abzunehmen und die EGR-Menge dazu gebracht wird, abzunehmen, steigt die NO-Zufuhrmenge an und dies begleitend nimmt das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu 0,5 ab und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator steigt an. Während jedoch der Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird, sich von „1” zu „0” zu verändern, wird der Abnahmeeffekt auf die NOx-Reinigungsrate infolge dessen, dass die NO-Zufuhrmenge ansteigt, den Anstiegseffekt auf die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator in dem in 9 durch Δ angezeigten Bereich überwinden und als Ergebnis davon steigt die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorübergehend an.
  • Im Gegensatz dazu zeigt in einem Fall, dass bewirkt wird, dass der Korrekturkoeffizient Kegr_no2 von „0” zu „1” ansteigt, die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator ein qualitativ unterschiedliches Verhalten von der oben erwähnten Zeit einer Abnahme, wie durch die gestrichelte Linie in 9 gezeigt. Anders ausgedrückt, zur Zeit einer Zunahme des Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 steigt die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator nicht vorübergehend an wie zum Zeitpunkt einer Abnahme, selbst nach dem Verstreichen des oben erwähnten Bereichs Δ. Der Grund hierfür wird darin gesehen, dass das effektive NO2-NOx-Verhältnis für den selektiven Reduktionskatalysator in der Umgebung von 0,5 gehalten wird, ungeachtet davon, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas größer als 0,5 wird, nach dem Verstreichen des Bereichs Δ infolge des NO-Speichereffekts oder des NO2-Speichereffekts, welche in dem selektiven Reduktionskatalysator durch irgendeinen Mechanismus auftreten.
  • Das Anfangsdekrement Dkegr_DEC und der Rückkehrbetrag Dkegr_INC sind vorzugsweise eingestellt wie folgt, so dass die NO2-Reinigungsrate hoch gehalten wird in dem selektiven Reduktionskatalysator, welcher die obige derartige Hysterese-Charakteristik hat, relativ zu dem Korrekturkoeffizienten Kegr_no2, sowohl zur Zeit einer Abnahme oder zur Zeit eines Anstiegs des Korrekturkoeffizienten Kegr_no2.
  • Anders ausgedrückt, wird das Anfangsdekrement Dkegr_DEC auf einen solchen Wert eingestellt, dass es möglich ist, den Bereich Δ, in welchem sich die NO2-Reinigungsrate vorübergehend verschlechtert, unmittelbar zu passieren, da verhindert wird, dass sich die NO2-Reinigungsrate vorübergehend verschlechtert, wenn der Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird, abzunehmen.
  • Es ist wünschenswert, den Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 behutsam ansteigen zu lassen über eine lange Zeit im Vergleich zu der oben erwähnten Zeit einer Abnahme, so dass der oben erwähnte NO-Speichereffekt oder NO2-Speichereffekt zuverlässig ausgeübt wird, wenn der Korrekturkoeffizient Kegr_no2 ansteigen gelassen wird.
  • Als ein Ergebnis wird der Rückkehrbetrag Dkegr_INC auf einen derartigen Wert eingestellt, dass der Anstieg des Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 behutsam erfolgt.
  • Es sollte angemerkt werden, dass obwohl das Anfangsdekrement Dkegr_DEC und der Rückkehrbetrag Dkegr_INC auf festgelegte Werte in der vorliegenden Ausführungsform eingestellt sind, wie vorangehend beschrieben, sie nicht darauf beschränkt sind und abhängig von der Motordrehzahl oder Last, Temperatur von. dem Auspuffsystem, NOx-Menge auf der stromaufwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator oder dergleichen variiert werden können.
  • Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
  • Zurück auf 5 Bezug nehmend, bestimmt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31 den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD, welcher den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators 23 anzeigt, in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus.
  • Insbesondere in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht, sich basierend auf den folgenden Formeln (9) und (10) zu verändern, einhergehend mit einem Degradationsbestimmungsparameter J_SCR, welcher gemäß der folgenden Formel (11) aktualisiert wird unter Verwendung des EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 und des Ausgabewerts Vno2 von dem NO2-Sensor zu dieser Zeit, und der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGR wird gemäß der Größe dieses Degradationsbestimmungsparameters J_SCR bestimmt.
  • 10 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderung im EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 und den Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor während einer Ausführung des Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus zeigen.
  • Wie in den folgenden Formeln (9) und (10) gezeigt, wird in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus der Anfangswert Kegr_no2_temp (0) auf „1” gesetzt, wovon ein Dekrement Dkegr_JD_DEC (< 0) schrittweise addiert wird, wodurch der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird, von „1” bis zu der Untergrenze Kegr_no2_L abzunehmen.
    Figure 00650001
  • Wenn der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird, in dieser Weise von „1” abzunehmen, nimmt die NO-Zufuhrmenge von dem NO2-Überschusszustand zu und das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas nähert sich behutsam dem Optimalwert und die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator nimmt nach einer vorübergehenden Zunahme ab, wie unter Bezugnahme auf 9 erläutert.
  • Andererseits, wenn die Degradation des selektiven Reduktionskatalysators fortschreitet, steigt die Abnahme in der NOx-Reinigungsrate auch in Reaktion auf die Verschiebung von dem Optimalwert von dem NO2-NOx-Verhältnis an, wie unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Wenn daher fortgesetzt bewirkt wird, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 von „1” von dem NO2-Überschusszustand abnimmt, um zu bewirken, dass die NO-Zufuhrmenge ansteigt, wird die Zeiteinstellung, bei welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den vorbestimmten Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th fällt, als verzögert angesehen, begleitend das Fortschreiten der Degradation des selektiven Reduktionskatalysators.
  • Daher wird in diesem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus der Degradationsbestimmungsparameter J_SCR auf einen Wert von dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 festgelegt, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th fällt, wie durch die folgende Formel (11) gezeigt.
    Figure 00660001
  • Es wird angenommen, dass der auf diese Weise erhaltene Degradationsbestimmungsparameter J_SCR bei einem Fortschreiten der Degradation des selektiven Reduktionskatalysators begleitend abnimmt; daher wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD, welcher den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators angibt, bestimmt, indem der Degradationsbestimmungsparameter J_SCR und ein vorbestimmter Schwellenwert J_SCR_AGD miteinander verglichen, wie in der folgenden Formel (12) gezeigt. Mit anderen Worten, wird in einem Fall, in dem J_SCR „1” ist, der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD auf „1” gesetzt, was bedeutet, dass der selektive Reduktionskatalysator im Wesentlichen ein neuer Artikel ist. In einem Fall, dass J_SCR kleiner als 1 ist und wenigstens der Schwellenwert J_SCR_AGD ist, wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD auf „2” gesetzt, was bedeutet, dass der selektive Reduktionskatalysator normal ist ohne wesentliche Degradation. In einem Fall, dass J_SCR kleiner als der Schwellenwert J_SCR_AGD ist, wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD auf „3” gesetzt, was bedeutet, dass der selektive Reduktionskatalysator sich in einem Zustand befindet, in welchem eine Degradation desselben fortgeschritten ist. Es sollte bemerkt werden, dass der Anfangswert von dem Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD als „0” etabliert ist.
    Figure 00660002
  • Zusätzlich zur Bestimmung des Degradationsgrads durch eine Reduzierung des EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2, wie in den obigen Formeln (9) bis (12) gezeigt, kann der Degradationsgrad umgekehrt auch dadurch bestimmt werden, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 erhöht wird, wie in 11 und den folgenden Formeln (13) bis (16) gezeigt.
  • In diesem Fall, wie in den folgenden Formeln (13) und (14) gezeigt, wird der Anfangswert Kegr_no2_temp (0) auf die Untergrenze Kegr_no2_L gesetzt, wovon ein Inkrement DKegr_JD_INC (> 0) inkrementell addiert wird, wodurch der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird, von der Untergrenze Kegr_no2_L bis „1” anzusteigen.
    Figure 00670001
  • Dann, wie in der folgenden Formel (15) gezeigt, wird der Degradationsbestimmungsparameter J_SCR auf den Wert von dem EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 festgelegt, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th übersteigt, und der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD wird bestimmt durch einen Vergleich zwischen diesem Degradationsbestimmungsparameter J_SCR und dem Schwellenwert J_SCR_AGD, wie in der folgenden Formel (16) gezeigt.
    Figure 00670002
  • Es sollte bemerkt werden, dass in einem Fall einer Bestimmung des Degradationsgrads, indem bewirkt wird, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 ansteigt gemäß den obigen Formeln (13) bis (16), es wünschenswert ist, dass der Absolutwert von dem Inkrement DKegr_JD_INC auf einen Wert gesetzt wird, welcher ausreichend kleiner als der Absolutwert von dem Dekrement Dkegr_JD_DEC in der obigen Formel (9) ist, um zu bewirken, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 behutsam ansteigt, so dass der unter Bezugnahme auf 9 erläuterte Speichereffekt zuverlässig ausgeübt wird.
  • Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus
  • Zurück auf 5 Bezug nehmend, setzt in dem Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31 den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 auf einen Kraftstoffverbrauch-EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2_opt ungeachtet von dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, so dass sich der Kraftstoffverbrauch stärker verbessert als während einer Ausführung von dem NO2-Rückkopplungsmodus (auf die folgende Formel (17) Bezug nehmend). Kegr_no2(k) = Kegr_no2_opt (17)
  • In dem Fall von einem Benzinmotor gibt es im Wesentlichen eine Tendenz dahingehend, dass sich der Kraftstoffverbrauch verbessert mit einer Erhöhung der EGR-Menge; daher wird dieser Kraftstoffverbrauch-EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2_opt beispielsweise auf einen Wert nahe „1” gesetzt. Andererseits besteht in dem Fall eines Dieselmotors im Gegenzug eine Tendenz dahingehend, dass sich der Kraftstoffverbrauch mit einer Abnahme der EGR-Menge verbessert; daher wird dieser Kraftstoffverbrauch-EGR-Korrekturkoeffzient Kegr_no2_opt beispielsweise auf einen Wert nahe der Untergrenze Kegr_no2_L gesetzt.
  • NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • In dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus setzt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31 den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 auf „1”, wie in der nachfolgenden Formel (18) gezeigt, so dass ein Überfluss an NO2 von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF 22 erzeugt wird, und die NO2-Menge von dem in den selektiven Reduktionskatalysator 23 strömenden Abgas zunimmt. Kegr_no2(k) = 1 (18)
  • Wie vorangehend beschrieben, ist es möglich, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung dazu gebracht wird, in den vier Arten von verschiedenen Steuer-/Regelmodi von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus, dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus, dem Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus und dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus zu arbeiten. Als Nächstes werden die bevorzugten Zeiten zur Ausführung jedes Modus erläutert.
  • Als Erstes, wie unter Bezugnahme auf 4 erläutert, wird in einem Fall, dass der selektive Reduktionskatalysator ein neuer Artikel ist, die NOx-Reinigungsrate davon ungeachtet von dem NO2-NOx-Verhältnis hoch gehalten. Als Ergebnis ist die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator hoch ungeachtet davon, dass das NO2-NOx-Verhältnis nicht präzise auf den Optimalwert davon gesteuert/geregelt wird, und der Effekt einer NO2-Sensor-Rückkopplung ist klein.
  • Daher wird in einem Fall, dass der oben erwähnte Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „1” ist und man in der Lage ist, zu bestimmen, dass der selektive Reduktionskatalysator nicht degradiert, ist es wünschenswert, einen Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu verhindern und den Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus durchzuführen (unter Verweis auf die obige Formel (17)), um auf diese. Weise zu bewirken, dass sich der Kraftstoffverbrauch stärker verbessert als während der Ausführung von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus. Zusätzlich ist es in einem Fall, dass der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „2” oder „3” ist, d. h. in einem Fall, in dem man in der Lage ist zu bestimmen, dass die Degradation des selektiven Reduktionskatalysators zu einem bestimmten Ausmaß fortgeschritten ist, wünschenswert, die Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu gestatten.
  • Zusätzlich ist es wünschenswert, dass in einem Fall einer Bestimmung des Grads einer Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF und bestimmt wurde, dass dieser Degradationsgrad klein ist, eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus gestattet ist, und in einem Fall, in welchem bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation groß ist, eine Ausführung von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert wird und, beispielsweise, der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus ausgeführt wird. Hier wird als ein Verfahren zur Bestimmung des Grads einer Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF beispielsweise ein herkömmlich bekanntes Verfahren verwendet, wie z. B. eines, welches auf den Messwerten von der Sauerstoffspeicherfähigkeit von diesem Oxidationskatalysator und dem CSF basiert, von der angenommen wird, dass sie bei einem Fortschreiten einer Degradation abnimmt. Zusätzlich, wenn der Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF klein ist und die Sauerstoffspeicherfähigkeit groß ist, wird angenommen, dass die Verzögerung in einer Sauerstoffkonzentrationsveränderung auf der stromabwärtigen Seite relativ zu einer Sauerstoffkonzentrationsveränderung bei dem Abgas auf der stromaufwärtigen Seite ansteigt; daher kann diese Sauerstoffspeicherfähigkeit aus der Zeitverzögerung in der Ausgabe der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren gemessen werden, welche beispielsweise auf der stromauwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite vorgesehen sind. Es sollte bemerkt werden, dass die Bestimmung des Grads einer Degradation basierend auf dieser Technik nicht auf einen Fall beschränkt ist, in welchem der Oxidationskatalysator ein Material ist, welches eine Sauerstoffspeicherfähigkeit hat, wie z. B. Ceroxid (auch ein Dreiwege-Katalysator genannt). In einem Fall, dass der Sauerstoffkatalysator, welcher keine Sauerstoffspeicherfähigkeit hat, als das Ziel eingestellt wird, kann der Vorgang der Temperaturanstiegsrate von dem Sauerstoffkatalysator während einer Temperaturanstiegssteuerung/-regelung, welche während einer Temperaturanstiegssteuerung/-regelung abgenommen hat, erfasst werden, indem ein Anstiegsmuster von der Oxidationskatalysatortemperatur während einer Temperaturanstiegssteuerung/-regelung unmittelbar nach einer Motorinbetriebnahme und ein im Voraus etabliertes Referenzmuster miteinander verglichen werden, und der Grad einer Degradation kann basierend darauf bestimmt werden.
  • 12 stellt Zeitdiagramme bereit, welche ein Beispiel einer Schaltsequenz von Modi in der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung zeigen.
  • Das in 12 gezeigte Beispiel zeigt einen Fall eines Starts des Motors zur Zeit „0” gefolgt davon, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuerung/Regelung in der Reihenfolge NO2-Erzeugung-Vorrangmodus, Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus und NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus arbeiten gelassen wird.
  • Wie vorangehend beschrieben, wird die Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus bestimmt gemäß dem Wert von dem Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD; daher ist es wünschenswert, den Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus vor einer Bestimmung einer Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus durchzuführen und den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD zu bestimmen, wie in 12 gezeigt. Jedoch ist es unwahrscheinlich, dass sich dieser Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD regelmäßig verändert; daher ist es nicht notwendig, ihn jedesmal durchzuführen, wenn der Motor gestartet wird. In diesem Fall kann beispielsweise bestimmt werden, dass der NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus basierend auf den vorherigen Ausführungsergebnissen von dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus durchgeführt wird.
  • 13 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Änderungen in HC- und CO-Reinigungsraten von dem Oxidationskatalysator, eine NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und ein NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömendem Abgas in einem Fahrzeug während einer Fahrt zeigen.
  • In 13 zeigen die gestrichelten Linien einen Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung und die strichpunktierten Linien zeigen einen Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer geringen Oxidationsleistung.
  • Zusätzlich zeigen die durchgezogenen Linien in 13 die idealen Characteristika, welche effektiv das gesamte HC, CO und NOx in dem Abgas reinigen können, während eines Warmlaufens und über die Periode nach dem Warmlaufen des Motors.
  • Wie in 13 gezeigt, kann in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung, im Vergleich zu dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer geringen Oxidationsleistung der Anstieg in den HC- und CO-Reinigungsraten während eines Warmlaufens unmittelbar nach einem Start des Motors beschleunigt werden und die CO- und HC-Reinigungsraten nach einem Warmlaufen können auch erhöht werden. Als Ergebnis, um die CO- und HC-Reinigungsraten zu erhöhen, ist es stärker bevorzugt, einen Oxidationskatalysator zu verwenden, welcher eine hohe Oxidationsleistung hat. Anders ausgedrückt, entsprechen die Characteristika der HC- und CO-Reinigungsraten in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung den oben erwähnten idealen Characteristika während eines Warmlaufens und über die Periode nach einem Warmlaufen.
  • Zusätzlich kann im den Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung der Anstieg bei einer NO2-Erzeugungseffizienz während eines Warmlaufens unmittelbar nach einem Start des Motors auch beschleunigt werden und somit kann das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas auch dazu gebracht werden, rasch zu dem Optimalwert nahe 0,5 anzusteigen. Daher entsprechen die Characteristika von der NO2-Erzeugungseffizienz und das NO2-NOx-Verhältnis in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung den oben erwähnten idealen Characteristika während eines Warmlaufens.
  • Jedoch wird in dem Fall einer Verwendung eines Oxidationskatalysators mit einer hohen Oxidationsleistung die NO2-Erzeugungseffizienz nach einem Warmlaufanstieg zu hoch und das NO2-NOx-Verhältnis wird den Optimalwert nahe 0,5 weit überschreiten, und als Ergebnis davon wird die NOx-Reinigungsrate abnehmen. Daher sind nach einem Warmlaufen die NO2-Erzeugungseffizienz und das NO2-NOx-Verhältnis näher an den idealen Characteristika, wenn der Oxidationskatalysator mit einer geringen Oxidationsleistung verwendet wird.
  • Wie vorangehend beschrieben, selbst wenn ein Oxidationskatalysator mit einer hohen Oxidationsleistung verwendet wird, oder ein Oxidationskatalysator mit einer geringen Oxidationsleistung verwendet wird, ist es nicht möglich zu bewirken, dass sowohl die HC- und CO-Reinigungsraten als auch die NO2-Erzeugungseffizienz mit den idealen Characteristika übereinstimmen, welche durch die durchgezogenen Linien angegeben sind; daher wird es als schwierig angesehen, effektiv das gesamte HC, CO und NOx während eines Warmlaufens unmittelbar nach einem Start des Motors und über die Periode nach dem Warmlaufen zu reinigen, indem einfach die Spezifikationen, wie z. B. die Edelmetallbeladungsmenge, Zelldichte, Volumen, Edelmetallzusammensetzung von dem Oxidationskatalysator verändert werden, um die Oxidationsleistung davon einzustellen.
  • Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform während der Periode vom Beginn einer Inbetriebnahme des Motors bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist (während eines Warmlaufens) eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert und der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus wird anstelle dessen durchgeführt, wie in 12 gezeigt. Mit anderen Worten, wird während eines Warmlaufens der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus ausgeführt, um die HC- und CO-Reinigungsraten wie auch die NO2-Erzeugungseffizienz rasch zu erhöhen. Dann wird nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Beginn einer Inbetriebnahme des Motors verstrichen ist (nach dem Warmlaufen) eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus gestattet, das NO2-NOx-Verhältnis wird auf dem Optimalwert nahe 0,5 gehalten und die HC- und CO-Reinigungsraten wie auch die NOx-Reinigungsrate werden hoch gehalten.
  • Ferner kann zusätzlich dazu während eines Warmlaufens unmittelbar nach einer Inbetriebnahme des Motors, wie vorangehend beschrieben, eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert werden und der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus auch in ähnlicher Weise ausgeführt werden in dem Fall, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator niedriger ist als die Aktivierungstemperatur desselben, und eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus kann in dem Fall gestattet werden, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator wenigstens die Aktivierungstemperatur davon ist.
  • Die 14 und 15 sind Flussdiagramme, welche Sequenzen einer Bestimmung der Soll-EGR-Menge Gegr_cmd durch die ECU zeigen, welche wie vorangehend beschrieben konfiguriert ist.
  • Als Erstes wird in dem Schritt S1 bestimmt, ob die Harnstoffwasser-Einspritzeinrichtung sich in einem Fehlerzustand befindet. In dem Fall, dass diese Bestimmung NEIN ist und die Harnstoffwasser-Einspritzeinrichtung sich in einem normalen Zustand befindet, geht die Verarbeitung zum Schritt S2 weiter. Im Schritt S2 wird bestimmt, ob sich die Hochdruck-EGR-Einrichtung in einem Fehlerzustand befindet. In dem Fall, dass diese Bestimmung NEIN ist und sich die Hochdruck-EGR-Einrichtung in einem normalen Zustand befindet, geht die Verarbeitung zum Schritt S3 weiter. Im Schritt S3 wird. bestimmt, ob verschiedene Sensoren, wie z. B. der NH3-Sensor, der Temperatursensor und der NO2-Sensor sich in einem Fehlerzustand befinden. In dem Fall, dass diese Bestimmung NEIN ist und die oben erwähnten Sensoren alle normal sind, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S4 weiter. Zusätzlich geht in dem Fall, in dem in irgendeinem dieser Schritte S1 bis S3 JA bestimmt wurde, d. h. in einem Fall, in welchem bestimmt wurde, dass sich irgendeine/irgendeiner von der Harnstoffwasser-Einspritzeinrichtung, der Hochdruck-EGR-Einrichtung und den oben erwähnten Sensoren in einem Fehlerzustand befindet, die Verarbeitung zu einem Schritt S5 weiter, die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd wird zwangsweise auf „0” gesetzt und dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S17 weiter.
  • Im Schritt S4 wird die Referenz-EGR-Menge Gegr_map bestimmt, indem ein Kennfeld durchsucht wird, welches im Voraus etabliert ist, basierend auf Parametern, wie z. B. der Motordrehzahl und der verlangten Motorlast, und dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S6 weiter.
  • In dem Schritt S6 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Warmlaufzeit, welche eingestellt ist, um den Oxidationskatalysator zu der Aktivierungstemperatur aufzuwärmen, seit dem Start des Motors verstrichen ist. In dem Fall, dass diese Bestimmung NEIN ist und während des Warmlaufens, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S7 weiter.
  • Im Schritt S7 wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 in dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus bestimmt und dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S16 weiter. In dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 auf „1” gesetzt (unter Verweis auf die obige Formel (18)), als Ergebnis davon wird der Kennfeldwert Gegr_map als die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd verwendet.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung in dem Schritt S6 JA ist und nach dem Warmlaufen, wird bestimmt, ob sich der selektive Reduktionskatalysator in einem aktiven Zustand befindet. Insbesondere wird bestimmt, ob die Temperatur Tscr von dem selektiven Reduktionskatalysator höher als der Schwellenwert Tscr_act ist (z. B. 250°C), welcher etabliert ist, um den Aktivierungszustand desselben zu bestimmen. Auch in dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S8 NEIN ist und sich der selektive Reduktionskatalysator nicht in einem aktiven Zustand befindet, geht die Verarbeitung zum Schritt S7 weiter und in ähnlicher Weise wie. während eines Warmlaufens, wie oben beschrieben, wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 in dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus bestimmt.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S8 JA ist und sich der selektive Reduktionskatalysator in einem aktiven Zustand befindet, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S9 weiter und es wird bestimmt, ob die Speichermenge von dem selektiven Reduktionskatalysator ausreicht, oder ob er sich in einem Zustand befindet, in welchem NH3-Schlupf auftritt. Insbesondere, ob die Speichermenge ausreicht oder nicht, kann dadurch bestimmt werden, ob das Verhältnis von dem geschätzten Wert von der Speichermenge relativ zu dem geschätzten Wert von der maximalen Speicherkapazität ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (z. B. 20% oder höher). Ob er sich in einem Zustand befindet oder nicht, in welchem NH3-Schlupf auftritt, wird zusätzlich dadurch bestimmt, ob der Ausgabewert Vnh3 von dem NH3-Sensor wenigstens ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Ebenso in dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S9 NEIN ist und die NOx-Reinigungsleistung von dem selektiven Reduktionskatalysator nicht ausreicht, geht die Verarbeitung zum Schritt S7 weiter und in ähnlicher Weise wie während des Warmlaufens, wie oben beschrieben, wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 in dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus bestimmt.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung in dem Schritt S9 JA ist und die NOx-Reinigungsleistung von dem selektiven Reduktionskatalysator ausreicht, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S10 weiter und es wird bestimmt, ob der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt wurde. Insbesondere kann bestimmt werden, ob der Wert von dem vorangehend erwähnten Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD ein anderer ist als der Anfangswert „0” oder nicht, was anzeigt, dass der Katalysatordegradation-Bestimmungmodus noch nicht ausgeführt ist.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S10 NEIN ist und der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators seit dem Start des Motors immer noch nicht bestimmt wurde, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S11 weiter, der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 und der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD werden in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus bestimmt und dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S16 weiter. Insbesondere werden der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 und der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD basierend auf den obigen Formeln (9) bis (12) (oder Formeln (13) bis (16)) bestimmt.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S10 JA ist und der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators bestimmt wurde, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S12 weiter, um den Grad davon detaillierter zu bestimmen. Dann wird in dem Schritt S12 bestimmt, ob der selektive Reduktionskatalysator sich in einem Neuer-Artikel-Zustand befindet, d. h., ob der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „1” ist. In dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S12 JA ist und sich der selektive Reduktionskatalysator in einem Neuer-Artikel-Zustand befindet, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S13 weiter, der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 wird in dem Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus bestimmt, und dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S16 weiter. In dem Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 auf den Kraftstoffverbrauch-EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2_opt eingestellt (unter Verweis auf die obige Formel (17)).
  • In dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S12 NEIN ist und sich der selektive Reduktionskatalysator somit in einem Zustand befindet, welcher wenigstens zu einem bestimmten Ausmaß degradiert ist, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S20 weiter, der Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF werden bestimmt und es wird bestimmt, ob dieser Grad einer Degradation hoch ist oder nicht. In dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S20 JA ist und bestimmt wird, dass der Grad einer Degradation des Sauerstoffkatalysators und des CSF hoch ist, wird eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert, die Verarbeitung geht zu dem Schritt S7 weiter und der EGR-Korrekturkoeffizient Kegt_no2 wird in dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus bestimmt.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung in dem Schritt S20 NEIN ist und somit die Degradation von dem Sauerstoffkatalysator und dem CSF nicht signifikant fortgeschritten sind und sich der selektive Reduktionskatalysator in einem Zustand befindet, welcher wenigstens zu einem bestimmten Ausmaß degradiert ist, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S14 weiter, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Betriebszustand des Motors ein Zustand ist, welcher geeignet ist, einen Betrieb in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu erlauben. Dann wird in dem Schritt S14 bestimmt, ob es ein Zustand ist, in welchem das Abgasvolumen beispielsweise hoch ist. Wie unter Bezugnahme auf 3 erläutert, nimmt die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF ab, wenn das Abgasvolumen ansteigt. Daher geht in dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S14 JA ist und ein Zustand vorliegt, in welchem das Abgasvolumen groß ist (Hochlastbetriebszustand) die Verarbeitung zum Schritt S7 weiter, um eine übermäßige Abnahme der NO2-Erzeugungseffizienz zu verhindern und der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 wird in dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus bestimmt.
  • In dem Fall, dass die Bestimmung im Schritt S14 JA ist, und ein Zustand vorliegt, in welchem das Abgasvolumen klein ist, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S15 weiter, der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 wird in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus bestimmt, und dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S16 weiter. Insbesondere wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 basierend auf den obigen Formeln (5) bis (8) bestimmt.
  • Im Schritt S16 wird die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd bestimmt, indem der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2, welcher in jedem Modus gesetzt wird, mit dem Kennfeldwert Gegr_map multipliziert wird und dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S17 weiter. Im Schritt S17 wird bestimmt, ob sich der selektive Reduktionskatalysator in einem degradierten Zustand befindet, d. h., ob der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „3” ist. In dem Fall, dass diese Bestimmung JA ist, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S18 weiter und nachdem das Katalysatordegradation-Warnlicht zum Erleuchten gebracht wurde, endet diese Verarbeitung; wohingegen in dem Fall, dass diese Bestimmung NEIN ist, diese Verarbeitung sofort endet.
  • Als Nächstes werden die Effekte des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus überprüft, während auf die Simulationsergebnisse Bezug genommen wird, welche in den 16 und 17 gezeigt sind.
  • 16 stellt Simulationsergebnisse bereit, wenn der NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus inaktiv ist, d. h., in einem Fall, in dem fortgefahren wird, den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 zwangsweise auf „1” zu setzen.
  • 17 stellt Simulationsergebnisse bereit, wenn der NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus aktiv ist. Von der Oberseite zeigen die 16 und 17 jeweils das Abgasvolumen, die EGR-Menge, die NO-Zufuhrmenge, das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas, die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator, den Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor und den EG R-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2.
  • Da der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 kontinuierlich zwangsweise auf „1” gesetzt wird, wie in 16 gezeigt, stimmen die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd und der Kennfeldwert Gegr_map überein. Begleitend ein intermittierendes Auftreten einer hohen Last auf den Motor, wird das Abgasvolumen und die NO-Zufuhrmenge mit derselben Zeiteinstellung ansteigen und als Ergebnis davon wird das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas intermittierend von einem NO2-Überschusszustand von größer als 0,5 zu einem NO-Überschusszustand von weniger als 0,5 übergehen; jedoch wird er durchschnittlich betrachtet ein NO2-Überschusszustand. Als ein Ergebnis verschiebt sich die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator zu einem niedrigeren Wert als dem ursprünglichen Maximalwert und NO2, welches nicht gereinigt wurde, wird intermittierend zu der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben, obwohl die NO-Zufuhrmenge klein ist.
  • Im Gegensatz dazu, wie in 17 gezeigt, wird in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus, da der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 in einer Sägeplattform zwischen „1” und der Untergrenze basierend auf dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor verändert wird, die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd auf einen Wert gesetzt, welcher nicht größer als der Kennfeldwert Gegr_map ist. Daher wird die NO-Zufuhrmenge derart gesteuert/geregelt, dass sie größer als das in 16 gezeigte Ergebnis ist; jedoch als Ergebnis verschiebt sich das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas durchschnittlich bestrachtet zu nahe 0,5, was der Optimalwert ist, und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird hoch gehalten. Als Ergebnis, im Vergleich zu den in 16 gezeigten Ergebnissen, wird die NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator drastisch unterdrückt, obwohl die NO-Zufuhrmenge übermäßig ist. Der Effekt des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus wurde basierend auf dem Obigen verifiziert.
  • Modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform.
  • Als Nächstes wird ein modifiziertes Beispiel von der obigen ersten Ausführungsform erläutert.
  • In der obigen ersten Ausführungsform wird der Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus separat von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus etabliert, und der Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators wird bestimmt, indem die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regelung dazu gebracht wird, in diesem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus zu arbeiten. Im Gegensatz dazu unterscheidet sich das vorliegende modifizierte Beispiel von der obigen ersten Ausführungsform in dem Aspekt, dass auf diese Weise kein Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus speziell etabliert wird und der Grad einer Degradation basierend auf dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 bestimmt wird, während bewirkt wird, dass in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus gearbeitet wird.
  • Wie vorangehend beschrieben, wird in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus der NO2-Überschusszustand allmählich etabliert, indem bewirkt wird, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 ansteigt, bis NO2 von dem NO2-Sensor erfasst wird, wonach der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird abnzunehmen, bis NO2 nicht länger von dem NO2-Sensor erfasst wird. Andererseits, wenn die Degradation des selektiven Reduktionskatalysators fortschreitet, nimmt die Abnahme der NOx-Reinigungsrate auch zu in Reaktion auf die Verschiebung von dem Optimalwert von dem NO2-NOx-Verhältnis. Daher ist es für einen selektiven Reduktionskatalysator, für welchen die Degradation fortgeschritten ist, notwendig, zu bewirken, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 drastisch abnimmt, bis NO2 nicht länger von dem NO2-Sensor erfasst wird, d. h., bis das NO2-NOx-Verhältnis sich dem Optimalwert annähert und die NOx-Reinigungsrate ansteigt. Anders ausgedrückt, für einen selektiven Reduktionskatalysator, für welchen die Degradation fortgeschritten ist, wird dann, wenn die Steuer-/Regeleinrichtung dazu gebracht wird, in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu arbeiten, der Minimalwert von dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 (unter Bezugnahme auf den Stern in 7) als abnehmend in Betracht gezogen.
  • Aufgrund dieser Tatsache wird in dem vorliegenden modifizierten Beispiel der Degradationsbestimmungsparameter J_SCR, welcher umgekehrt proportional zu dem Fortschreiten des Grads einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators ist, berechnet, indem eine statistische Verarbeitung durchgeführt wird, wie die der folgenden Formel (19) gezeigte, an dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 zu der Zeit, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th fällt, während der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 dazu gebracht wird, sich in dem NO2-Rückkopplungsmodus zu verändern. Nachfolgend wird ein Filterkoeffizient Kjd_scr zwischen „0” und „1”, z. B. „0,995” gesetzt.
    Figure 00820001
  • Dann wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD bestimmt, wie in der folgenden Formel (20) gezeigt, indem der Degradationsbestimmungsparameter J_SCR, welcher auf diese Art erhalten wird, mit dem Schwellenwert J_SCR_AGD verglichen wird.
    Figure 00820002
  • Zweite Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es sollte bemerkt werden, dass in der folgenden Erläuterung dieselben Bezugszeichen für dieselben Konfigurationen wie der ersten Ausführungsform zugeordnet werden und dass Erläuterungen davon weggelassen werden.
  • Die erste Ausführungsform konzentriert sich auf die Rangordnung der Oxidation von NO in dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welche niedriger als CO und HC ist, wie unter Bezugnahme auf 3 erläutert, und das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas wird auf nahe einen geeigneten Wert gesteuert/geregelt, indem die NO-Zufuhrmenge und das Abgasvolumen verändert werden. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die zweite Ausführungsform darauf, dass sich die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF auch gemäß der Sauerstoffkonzentration des Abgases verändert.
  • 18 stellt graphische Darstellungen bereit, welche Beziehungen zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch, der NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator und dem CSF und dem NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zeigen. Es sollte angemerkt werden, dass 18 einen Fall zeigt, in welchem die NO-Zufuhrmenge konstant ist, indem ein Parameter, welcher nicht mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in Beziehung steht, wie z. B. die Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung oder das Einspritzmuster passend eingestellt werden.
  • Wie in 18 gezeigt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis dazu gebracht wird, sich in dem Bereich auf der stoichiometrisch magereren Seite von einer magereren Seite zu einer fetteren Seite zu verändern, während die NO-Zufuhrmenge konstant gehalten wird, und die Sauerstoffkonzentration von dem in den Oxidationskatalysator und den CSF strömenden Abgas dadurch dazu gebracht wird, abzunehmen, nimmt das Verhältnis von durch den Oxidationskatalysator und den CSF oxidiertem NO ab (d. h. die NO2-Erzeugungseffizienz nimmt ab) und das NO2-NOx-Verhältnis nimmt ab. Dies bedeutet, dass es möglich ist, das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch einzustellen, d. h. die Sauerstoffkonzentration von dem in den Oxidationskatalysator und den CSF strömenden Abgas.
  • 19 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfigurationen von einem Abgasreinigungssystem 2A von einem Motor 1A und eine ECU 3A davon gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, welches etabliert ist, indem das Augenmerk auf die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch und das NO2-NOx-Verhältnis gerichtet wird.
  • Um den Zustand des Abgasreinigungssystems 2A zu erfassen, ist der Sauerstoffkonzentrationssensor 45A mit der ECU 3A verbunden. Dieser Sauerstoffkonzentrationssensor 45A erfasst die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas in der Abgasrohrleitung 11 auf der stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF 22, d. h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, und führt ein Signal AF_act, welches im Wesentlichen proportional zu dem Erfassungswert ist, der ECU 3A zu.
  • Das Einstellungsverfahren von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch unterscheidet sich zwischen Benzinmotoren und Dieselmotoren. In dem Fall eines Benzinmotors ist es möglich, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch einzustellen, indem die Frischluftmenge durch Drosselung verändert wird.
  • In dem Fall eines Dieselmotors, welcher mit einem Turbolader ausgestattet ist, ist es möglich, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch einzustellen durch die EGR-Menge, die Verbrennungskraftstoff-Einspritzmenge, welche einer Kraftstoff-Einspritzmenge entspricht, welche mit der Haupteinspritzung und der späteren Einspritzung in Beziehung steht, der Nacheinspritzmenge, welche der Kraftstoff-Einspritzmenge entspricht, die mit der Nacheinspritzung in Beziehung steht, den Ladedruck und dergleichen. Die Haupteinspritzung ist eine Kraftstoff-Einspritzung, welche zu einer vorbestimmten Zeiteinstellung zwischen dem Einlasshub und dem Expansionshub ausgeführt wird, und die spätere Einspritzung ist eine Kraftstoff-Einspritzung, welche nach der oben erwähnten Haupteinspritzung ausgeführt wird. Die Nacheinspritzung ist eine Kraftstoff-Einspritzung, welche zu einer vorbestimmten Zeiteinstellung zwischen dem Expansionshub und dem Einlasshub durchgeführt wird. Beispielsweise besteht eine Tendenz dahingehend, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch angereichert wird, wenn die EGR-Menge dazu gebracht wird, anzusteigen, und umgekehrt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch abgemagert, wenn die EGR-Menge dazu gebracht wird abzunehmen. Es gibt eine Tendenz von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch, angereichert zu werden, wenn die spätere Einspritzmenge oder Nacheinspritzmenge erhöht werden und umgekehrt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch abgemagert, wenn sie reduziert werden. Zusätzlich, da die Verbrennungseffizienz abnimmt, wenn die Zeiteinstellungen von der Haupteinspritzung und der späteren Einspritzung in Richtung spät verstellt werden, ist es notwendig, die Verbrennungskraftstoff-Einspritzmenge ansteigen zu lassen, um dasselbe Motorausgangsdrehmoment beizubehalten; daher besteht eine Tendenz dahingehend, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch als ein Ergebnis angereichert wird und umgekehrt, dass das Luft-Kraftstoff Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch abgemagert wird, wenn diese Zeiteinstellungen in Richtung früh verstellt werden.
  • Nachfolgend wird ein Beispiel erläutert, in welchem der Motor 1A als ein Dieselmotor etabliert ist, und eine Verbrennungskraftstoff-Einspritzmenge Gcomb, eine Nacheinspritzmenge Gpost, ein Soll-Ladedruck Boost_cmd und eine Soll-EGR-Menge Gegr_cmd als Parameter zum Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestimmt werden.
  • Wie in 19 gezeigt, ist der Steuer-/Regelblock, welcher mit der Bestimmung der Parameter (Gcomb, Gpost, Boost cmd und Gegr_cmd) in Beziehung steht, welche mit der Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in Beziehung stehen, derart konfiguriert, dass er eine NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31A, eine Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32A und eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 33A umfasst.
  • Gemäß diesem Steuer-/Regelblock wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd, welches ein Sollwert für das. Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas auf der stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF 22 ist, berechnet, indem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2, welcher von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31A berechnet wird, zu einem Referenz-Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_map addiert wird, welches durch die Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32A berechnet wird. Dann werden die Verbrennungskraftstoff-Einspritzmenge Gcomb, die Nacheinspritzmenge Gpost, der Sollladedruck Boost_cmd und die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 33A derart berechnet, dass ein Ausgabewert AF_act von dem Sauerstoffkonzentrationssensor 45A mit dem oben erwähnten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd übereinstimmt. AF_cmd(k) = AF_map(k) + Daf_no2(k) (21)
  • Die Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32A bestimmt das Referenz-Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_map, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf der Motordrehzahl NE und der geforderten Motorlast TRQ. Es sollte angemerkt werden, dass dieses Kennfeld in der Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32A vorzugsweise das Gleichgewicht des Kraftstoffverbrauchs, der Rußmenge, der NOx-Zufuhrmenge und dergleichen berücksichtigt, während sie eine derartige Einstellung vornimmt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas leicht NO2-überschüssig ist, in ähnlicher Weise zu der ersten Ausführungsform.
  • In ähnlicher Weise zu der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31 von der ersten Ausführungsform arbeitet die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31A in irgendeinem von dem folgenden vier Arten von Steuer-/Regelmodi und berechnet den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2, um den oben erwähnten Kennfeldwert AF_map zu korrigieren, basierend auf verschiedenen Algorithmen in jedem Steuer-/Regelmodus.
    • 1. NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus
    • 2. Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
    • 3. Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus
    • 4. NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • Nachfolgend wird eine Sequenz zur Berechnung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 gemäß diesen vier Steuer-/Regelmodi der Reihe nach erläutert.
  • NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus
  • In dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus bestimmt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31A den Luft-Kraftstoff-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 basierend auf dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, derart, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas im Mittel nahe dem Optimalwert davon gehalten wird.
  • In ähnlicher Weise zu der ersten Ausführungsform berechnet auch die vorliegende Ausführungsform den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 unter Verwendung der Ausgabeabweichung E_Vno2, welche durch die folgende Formel (22) definiert ist, ferner basierend auf den weiteren Formeln (23), (24) und (25).
    Figure 00870001
    Figure 00880001
  • Wie in der Formel (25) gezeigt, mit „0” als einer Obergrenze und Daf_no2_L als einer Untergrenze, wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 zwischen diese Obergrenze und Untergrenze gesetzt. Eine Rückkopplungsverstärkung Ki_af_no2 in der Formel (24) ist auf einen negativen Wert gesetzt. Ein Anfangsdekrement DDaf_DEC in der Formel (23) ist auf einen negativen Wert gesetzt und ein Rückkehrbetrag DDaf_INC ist auf einen positiven Wert gesetzt.
  • 20 stellt Zeitdiagramme bereit, welche die Änderungen in dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 und ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd in einem Fall eines Betriebs der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in einem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zeigt, welche durch die obigen Formeln (22) bis (25) definiert ist.
  • Während der Zeit t1 bis t2 ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. In diesem Fall steigt der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 inkrementell durch den Rückkehrbetrag DDaf_INC an, welcher durch die Formel (23) gesetzt ist, zu der Obergrenze hin und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd steigt behutsam an, um sich dem Kennfeldwert AF_map anzunähern. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch wird dadurch zu der magereren Seite verändert, und als Ergebnis davon steigt die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas allmählich an, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 nicht erhöht wurde.
  • Als Nächstes übersteigt zur Zeit t2 der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 durch das Anfangsdekrement DDaf_DEC ab, welches durch die Formel (23) gesetzt wird. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd wird dadurch augenblicklich zu einem kleineren Wert verändert, um von dem Kennfeldwert AF_map abzuweichen. Nachfolgend nimmt von der Zeit t2 bis zur Zeit t3, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th fällt, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 inkrementell um einen Betrag. ab, welcher proportional zu der Ausgabeabweichung E_Vno2 ist, wie in der Formel (24) gezeigt. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd nimmt dadurch weiter ab, um von dem Kennfeldwert AF_map abzuweichen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch wird dadurch zu der fetteren Seite verändert, und als Ergebnis davon nimmt die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas allmählich ab, im Vergleich zu einem Fall, in welchem nicht bewirkt wurde, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 abnimmt.
  • Während der Zeit t3 nach t4 und von t5 und weiter, ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Daher zeigen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 und der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisbetrag AF_cmd in diesem Intervall qualitativ dasselbe Verhalten wie zwischen den oben erwähnten Zeiten t1 bis t2 und somit wird eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen. Zusätzlich ist zwischen den Zeiten t4 und t5 der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Daher zeigen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 und der Sollluft-Kraftstoff-Verhältnisbetrag AF_cmd in diesem Intervall qualitativ dasselbe Verhalten wie zwischen den oben erwähnten Zeiten t2 bis t3 und somit wird eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen.
  • Als Nächstes werden die Effekte infolge einer Ausführung einer Verarbeitung (Zeiten t2 bis t3 und t4 bis t5 in 20), um zu bewirken, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd abnimmt, um von dem Kennfeldwert AF_map abzuweichen, in Reaktion auf die Ausgabeabweichung E_Vno2, welche ein positiver Wert wurde, unter Bezugnahme auf 21 erläutert.
  • 21 stellt graphische Darstellungen bereit, welche – die Sauerstoffkonzentration, das NO2-NOx-Verhältnis, die NO-Menge, die NO2-Menge, die HC-Menge und die CO-Menge wie auch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Teil von der Abgasrohrleitung zeigen. Die gestrichelten Linien in 21 zeigen ein Beispiel einer herkömmlichen Technik, welche weiterhin den Kennfeldwert AF_map als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd verwendet, und die durchgezogenen Linien zeigen ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform, in welcher das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd dazu gebracht wird, abzunehmen, um von dem Kennfeldwert AF_map abzuweichen, in Reaktion auf die Ausgabeabweichung E_Vno2, welche ein positiver Wert wurde.
  • Als Erstes wird in der herkömmlichen Technik, welche durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, wenn ein NO2-Überschusszustand erreicht wird, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas den Optimalwert nahe 0,5 stark überschreitet, wird das NO2, welches nicht gereinigt wurde, zu der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben.
  • Im Gegensatz dazu wird mit der vorliegenden Ausführungsform in einem Fall, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert wird und ein NO2-Überschusszustand erreicht wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu der fetteren Seite verändert und die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas dazu gebracht, abzunehmen, indem bewirkt wird, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF_cmd abnimmt, um von dem Kennfeldwert AF_map abzuweichen. Es sollte bemerkt werden, dass eine Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch durchgeführt wird, indem beispielsweise bewirkt wird, dass die Verbrennungskraftstoff-Einspritzmenge Gcomb, die Nacheinspritzmenge Gpost und die EGR-Menge Gegr_cmd ansteigen. Als Ergebnis steigen bei einer Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch die HC-Menge und die CO-Menge von dem in den Oxidationskatalysator und den CSF strömenden Abgas an und umgekehrt nimmt die NO-Menge ab.
  • Wenn die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas abnimmt, nimmt die Oxidationseffizienz von NO in dem Oxidationskatalysator ab. Zusätzlich sind begleitend die Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis die Mengen an HC und CO, welche höhere Rangordnungen bei der Oxidation als NO haben, zu; daher nimmt die Oxidationseffizienz von NO weiter ab. Folglich nimmt die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator ab.
  • Wie vorangehend beschrieben, kann im Vergleich zu der herkömmlichen Technik, in weicher das NO2-NOx-Verhältnis den Optimalwert nahe 0,5 stark überschreitet, die vorliegende Ausführungsform sowohl die NO-Menge als auch die NO2-Menge, welche von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben werden, unterdrücken, als ein Ergebnis davon, dass bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert nahe 0,5 hin abnimmt, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu der fetteren Seite hin verändert wird, um zu bewirken, dass die Sauerstoffkonzentration abnimmt.
  • Es sollte bemerkt werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas dazu gebracht wird, zu dem Optimalwert hin abzunehmen, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu der fetteren Seite hin verändert wird, und indem bewirkt wird, dass die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas abnimmt, das Verfahren ”zur Verringerung des NO2-NOx-Verhältnisses nicht darauf beschränkt. Wie in 21 gezeigt, kann das NO2-NOx-Verhältnis dazu gebracht werden, abzunehmen, indem ein Verbrennungsparameter, welcher mit dem Verbrennungszustand von dem Motor in Beziehung steht, derart eingestellt wird, dass der Abnahmeeffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz in dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welcher dadurch bewirkt wird, dass die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas abnimmt und die HC-Menge und die CO-Menge, welche von dem Motor abgegeben werden, zunimmt, größer wird als der Anstiegseffekt auf die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welcher dadurch bewirkt wird, dass die von dem Motor abgegebene NOx-Menge abnimmt.
  • Jedoch wird die NO2-Erzeugungseffizienz in der ersten Ausführungsform dazu gebracht, abzunehmen, indem bewirkt wird, dass die EGR-Menge in einem Magerzustand, in welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch ausreichend von dem stöichiometrischen Verhältnis (stoich) abweicht; wohingegen in der zweiten Ausführungsform die NO2-Erzeugungseffizienz dazu gebracht wird, abzunehmen, indem bewirkt wird, dass die EGR-Menge zunimmt, und indem bewirkt wird, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu der magereren Seite als stöichiometrisch und nahe stöichiometrisch anreichert. Obwohl auf diese Weise die Richtung einer Änderung in der EGR-Menge, wenn bewirkt wird, dass die NO2-Erzeugungseffizienz abnimmt, zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform entgegengesetzt ist, liegt der Grund hierfür darin, dass sich die angenommenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch stark unterscheiden und ist kein Widerspruch.
  • 2. Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
  • Zurück auf 19 verweisend, bestimmt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31A den Katalysatordegradation-Bestimmungswert ”DET_SCR-AGD, welcher den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators 23 anzeigt, in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus.
  • Insbesondere, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch fortgesetzt zu der fetteren Seite hin verändert wird, indem bewirkt wird, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 von der Obergrenze „0” zu der Untergrenze Daf_no2_L abnimmt, wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGR basierend auf der Zeiteinstellung bestimmt, bei welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th fällt. Der Algorithmus, um den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD zu bestimmen, während der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 in dieser Weise fortgesetzt verändert wird, kann konstruiert werden, indem der Parameter, welcher mit dem EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 in den Formeln (9) bis (12) in der ersten Ausführungsform in Beziehung steht, durch einen Parameter von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 ersetzt wird.
  • Zusätzlich ist es umgekehrt möglich, den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD basierend auf der Zeiteinteilung zu bestimmen, bei welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den Katalysatordegradation-Schwellenwert Vno2_JD_th überschreitet, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch fortgesetzt zu der mageren Seite hin verändert wird, indem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 von der Untergrenze Daf_no2_L zu der Obergrenze „0” hin erhöht wird. Dieser Algorithmus kann konstruiert werden, indem der. Parameter, welcher mit dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 in den Formeln (13) bis (16) von der ersten Ausführungsform in Beziehung steht, durch einem Parameter von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 ersetzt wird.
  • Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus
  • In dem Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus setzt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31A den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 auf einen Kraftstoffverbrauch-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2_opt ungeachtet des Ausgabewerts Vno2 von dem NO2-Sensor, so dass sich der Kraftstoffverbrauch stärker verbessert als während der Ausführung des NO2-Rückkopplungsmodus, d. h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch wird magerer (unter Verweis auf die folgende Formel (26)). Daf_no2(k) = Daf_no2_opt (26)
  • NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • In dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus setzt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31A den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 auf „0”, wie in der nachfolgenden Formel (27) gezeigt, so dass ein Überschuss an NO2 von dem Oxidationskatalysator und dem CSF erzeugt wird, und die NO2-Menge von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zunimmt. Daf_no2(k) = 0 (27)
  • Wie vorangehend beschrieben, ist es möglich, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung dazu gebracht wird, in dem vier Arten von verschiedenen Steuer-/Regelmodi von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus, dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus, dem Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus und dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus zu arbeiten. Zusätzlich sind die bevorzugten Zeiten zur Ausführung jedes Modus dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
  • Anders ausgedrückt, ist es in einem Fall, dass der oben erwähnte Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „1” ist und man in der Lage ist zu bestimmen, dass der selektive Reduktionskatalysator nicht degradiert ist, wünschenswert, die Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu verhindern und den Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus durchzuführen (unter Verweis auf die obige Formel (26)), um auf diese Weise zu bewirken, dass sich der Kraftstoffverbrauch stärker verbessert als während der Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus. Zusätzlich ist es in einem Fall, dass der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „2” oder „3” ist, d. h. in einem Fall, in dem man in der Lage ist zu bestimmen, dass die Degradation des selektiven Reduktionskatalysators um ein bestimmtes Ausmaß fortgeschritten ist, wünschenswert, eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu erlauben.
  • Zusätzlich ist es wünschenswert, dass in einem Fall, dass der Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF bestimmt wird und bestimmt wurde, dass dieser Degradationsgrad klein ist, die Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus gestattet wird, und in einem Fall, in dem bestimmt wurde, dass der Degradationsgrad groß ist, die Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert wird, und beispielsweise, der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus ausgeführt wird.
  • 22 stellt Zeitdiagramme bereit, welche ein Beispiel einer Schaltsequenz von Modi in der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung zeigen. Das in 22 gezeigte Beispiel zeigt einen Fall, dass der Motor zur Zeit „0” gestartet wird, gefolgt davon, dass bewirkt wird, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung arbeitet in der Reihenfolge NO2-Erzeugung-Vorrangmodus, Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus und NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus.
  • Wie in 22 gezeigt, wird während der Periode vom Beginn einer Inbetriebnahme des Motors bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist (während eines Warmlaufens), eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert und der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus wird anstelle dessen durchgeführt. Mit anderen Worten, wird während eines Warmlaufens der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus durchgeführt, um die HC- und CO-Reinigungsraten wie auch die NO2-Erzeugungseffizienz rasch ansteigen zu lassen. Dann wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist seit dem Beginn einer Inbetriebnahme des Motors (nach dem Warmlaufen), eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus gestattet, das NO2-NOx-Verhältnis wird auf dem Optimalwert nahe 0,5 gehalten und die HC- und CO-Reinigungsraten wie auch die NOx-Reinigungsrate werden hoch gehalten.
  • Ferner kann zusätzlich dazu während eines Warmlaufens unmittelbar nach einer Inbetriebnahme des Motors, wie vorangehend beschrieben, eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert werden und der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus ausgeführt werden, in ähnlicher Weise zu dem Fall, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator niedriger als die Aktivierungstemperatur desselben ist, und die Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus kann in dem Fall gestattet werden, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators wenigstens die Aktivierungstemperatur davon ist. Wie unter Bezugnahme auf 13 in der ersten Ausführungsform erläutert, ist es dadurch möglich, das gesamte HC, CO und NOx während eines Warmlaufens unmittelbar nach einer Inbetriebnahme des Motors und über die Periode nach einem Warmlaufen effektiv zu reinigen.
  • Modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform
  • Als Nächstes wird ein modifiziertes Beispiel von der obigen zweiten Ausführungsform erläutert.
  • In dem vorliegenden modifizierten Beispiel wird ein Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus, wie in der obigen zweiten Ausführungsform nicht speziell etabliert und der Grad einer Degradation wird bestimmt basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2, während ein Betrieb in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus bewirkt wird.
  • Insbesondere wird der Degradationsbestimmungsparameter J_SCR, welcher umgekehrt proportional zu dem Fortschreiten des Grads einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators ist, berechnet, indem eine statistische Verarbeitung ähnlich zu der obigen Formel (19) durchgeführt wird, an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Daf_no2 zu der Zeit, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th fällt, während der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Daf_no2 dazu gebracht wird, sich in dem NO2-Rückkopplungsmodus zu verändern, und ferner wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD bestimmt, indem dieser Parameter mit dem Schwellenwert verglichen wird, in ähnlicher Weise zu der obigen Formel (20).
  • Dritte Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es sollte bemerkt werden, dass in der folgenden Erläuterung dieselben Bezugszeichen für dieselben Konfigurationen wie der ersten Ausführungsform zugeordnet werden und Erläuterungen davon weggelassen werden.
  • Die erste Ausführungsform konzentriert sich auf die Rangordnung der Oxidation von NO in dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welche niedriger ist als CO und HC, und die zweite Ausführungsform konzentriert sich auf die NO2-Erzeugungseffizienzen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welche sich abhängig von der Sauerstoffkonzentration von dem Abgas verändern. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die dritte Ausführungsform auf die NO2-Erzeugungseffizienzen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, welche sich auch gemäß der Temperaturen davon verändern.
  • 23 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Beziehungen zwischen der Temperatur von dem Oxidationskatalysator, der NO2-Menge auf der stromabwärtigen Seite von dem Oxidationskatalysator und dem CSF und das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zeigen. Es sollte angemerkt werden, dass 23 einen Fall zeigt, in welchem die Temperatur von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht wird, sich derart zu verändern, dass die NO-Zufuhrmenge konstant ist.
  • Wie in 23 gezeigt, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator ansteigt, steigen auch die NO2-Erzeugungseffizienzen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF an; jedoch, wenn sie wenigstens eine bestimmte Temperatur wird, nimmt die NO2-Erzeugungseffizienz wieder ab aufgrund einer auftretenden Reaktion, welche NO2 wieder zu NO zurückführt. Wie nachstehend detailliert erläutert, wird in der vorliegenden Ausführungsform das NO2-NOx-Verhältnis auf nahe den Optimalwert davon gesteuert/geregeit, indem bewirkt wird, dass eine Soll-Temperatur von dem Oxidationskatalysator sich zwischen einer Obergrenze Tdoc_scr_opt und einer Untergrenze Tdoc_L verändert.
  • 24 ist ein Blockdiagramm, welches Konfigurationen von einem Abgasreinigungssystem 2B von einem Motor 1B und eine ECU 3B davon gemäß der dritten Ausführungsform zeigt, welche etabliert ist, indem man sich auf die Beziehung konzentriert zwischen der Temperatur von dem Oxidationskatalysator 21 und dem NO2-NOx-Verhältnis.
  • Die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF 22 können eingestellt werden durch die Haupteinspritz-Zeiteinstellung, spätere Einspritz-Zeiteinstellung usw. zusätzlich zu der Haupteinspritzmenge, späteren Einspritzmenge und Nacheinspritzmenge. Beispielsweise gibt es eine Tendenz, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF 22 ansteigen, wenn die Haupteinspritzmenge, spätere Einspritzmenge und Nacheinspritzmenge dazu gebracht werden anzusteigen, und umgekehrt, sinken diese Temperaturen ab, wenn diese Mengen verringert werden. Zusätzlich gibt es eine Tendenz, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF 22 ansteigen, wenn die Haupteinspritz-Zeiteinstellung und die spätere Einspritz-Zeiteinstellung verzögert werden und umgekehrt diese Temperaturen absinken, wenn diese Zeiteinstellungen vorverlegt werden.
  • Nachfolgend wird ein Beispiel einer Bestimmung einer Nacheinspritzmenge Gpost als dem Parameter zum Einstellen der Temperaturen von dem Oxidationskatalysator 21 und dem CSF erläutert.
  • Wie in 24 gezeigt, ist der Steuer-/Regelblock, welcher mit der Bestimmung der Nacheinspritzmenge Gpost in Beziehung steht, derart konfiguriert, dass er eine NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31B, eine Referenz-Nacheinspritzmenge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32B und eine Temperatursteuer-/regeleinrichtung 33B umfasst.
  • Gemäß diesem Steuer-/Regelblock wird eine Soll-Temperatur Tdoc_cmd von dem Oxidationskatalysator 21 berechnet, indem ein Temperatur-Korrekturbetrag Dt_no2, welcher von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31B berechnet wird, zu einer Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt addiert wird, welche später beschrieben wird (unter Verweis auf die nachfolgende Formel (28)). Dann wird die Nacheinspritzmenge Gpost berechnet, indem ein Nacheinspritzmenge-Korrekturwert Dgpost, welcher von der Temperatursteuer-/regeleinrichtung 33B berechnet wird, zu einer Referenz-Nacheinspritzmenge Gpost_map addiert wird, welche von der Referenz-Nacheinspritzmenge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32B berechnet wird (unter Verweis auf die nachfolgende Formel (29)). Tdoc_cmd(k) = Tdoc_scr_opt + Dt_no2(k) (28) Gpost(k) = Gpost_map(k) + DGpost(k) (29)
  • Jedoch ist die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator dafür bekannt, sich abhängig von der Temperatur davon zu verändern. Insbesondere, in ähnlicher Weise dazu, da die NO2-Erzeugungseffizienzen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF eine nach oben konvexe Charakteristik relativ zu den Temperaturen davon zeigen (unter Verweis auf 23), zeigt die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator eine nach oben konvexe Charakteristik relativ zu der Temperatur davon und erreicht somit ein Maximum bei einer vorbestimmten Temperatur. Daher ist die vorangehend erwähnte Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt von dem Oxidationskatalysator eine Temperatur von dem Oxidationskatalysator in einem Zustand, in welchem der selektive Reduktionskatalysator auf einer stromabwärtigen Seite eine Temperatur hat, welche die maximale NOx-Reinigungsrate erreicht. Zusätzlich, indem die Spezifikationen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF und das Layout des Auspuffsystems eingestellt werden, ist es möglich, die Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt, welche die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator auf der stromabwärtigen Seite maximiert, im Wesentlichen gleich zu der Temperatur zu machen, bei welcher die NO-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator ein Maximum ist, wie in 23 gezeigt.
  • Die Referenz-Nacheinspritzmenge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32B berechnet die Referenz-Nacheinspritzmenge Gpost_map, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf der Motordrehzahl NE und der verlangten Motorlast TRQ. Es sollte angemerkt werden, dass dieses Kennfeld von der Referenz-Nacheinspritzmenge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32B vorzugsweise derart eingestellt ist, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator 21 auf der oben erwähnten Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt gehalten wird, während der Kraftstoffverbrauch, die Rußmenge, die NOx-Zufuhrmenge, und dergleichen berücksichtigt werden, so dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas etwas NO2-überschüssig ist, in ähnlicher Weise zu der ersten Ausführungsform.
  • Die Temperatur-Steuer-/Regeleinrichtung 33B berechnet einen Nacheinspritzmenge-Korrekturwert DGpost basierend auf der folgenden Formel (31), so dass die Abweichung E_tdoc zwischen der Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc und der Soll-Temperatur Tdoc_cmd, welche in der folgenden Formel (30) gezeigt ist, „0” wird. E_tdoc(k) = Tdoc(k) – Tdoc_cmd(k) (30)
    Figure 01010001
  • Die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31B arbeitet in irgendeinem der folgenden drei Arten von Steuer-/Regelmodi und berechnet den Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2, um die oben erwähnte Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt zu korrigieren, basierend auf verschiedenen Algorithmen in jedem Steuer-/Regelmodus.
    • 1. NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus
    • 2. Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
    • 3. NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • Nachfolgend wird eine Sequenz zur Berechnung des Temperaturkorrekturbetrags Dt_no2 gemäß diesen drei Steuer-/Regelmodi der Reihe nach erläutert.
  • NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus
  • In dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus bestimmt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31B den Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 basierend auf dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, derart, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas nahe dem Optimalwert davon gehalten wird.
  • In ähnlicher Weise zu der ersten Ausführungsform berechnet auch die vorliegende Ausführungsform den Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 unter Verwendung der Ausgabeabweichung E_Vno2, welche durch die folgende Formel (32) definiert ist, ferner basierend auf den folgenden Formeln (33), (34) und (35).
    Figure 01010002
    Figure 01020001
  • Wie in der Formel (35) gezeigt, mit „0” als einer Obergrenze und „Tdoc_L_Tdoc_scr_opt” als einer Untergrenze, wird der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 zwischen diese Obergrenze und Untergrenze gesetzt. Daher ist die Obergrenze von der Soll-Temperatur Tdoc_cmd die Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt, und die Untergrenze ist Tdoc_L gemäß der Formel (28).
  • Eine Rückkopplungsverstärkung Ki_no2 in der Formel (34) ist auf einen negativen Wert gesetzt. Ein Anfangsdekrement DDt_DEC in der Formel (33) ist auf einen negativen Wert gesetzt und ein Rückkehrbetrag DDt_INC ist auf einen positiven Wert gesetzt.
  • 25 stellt Zeitdiagramme bereit, welche Änderungen in dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, einem Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 und einer Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd in einem Fall zeigen, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus arbeitet, welcher durch die obigen Formeln (32) bis (35) definiert ist.
  • Während der Zeit t1 bis t2 ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. In diesem Fall nimmt der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 inkrementell um den Rückkehrbetrag DDt_INC zu, welcher durch die Formel (33) eingestellt wird, zu der Obergrenze „0” hin und die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd steigt behutsam an, um sich der Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt anzunähern. Die Nacheinspritzmenge wird dadurch zu der ansteigenden Seite hin korrigiert, und als Ergebnis davon steigt die Temperatur von dem Oxidationskatalysator allmählich an, verglichen mit einem Fall, in dem nicht bewirkt wird, dass der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 ansteigt.
  • Als Nächstes überschreitet zur Zeit t2 der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 durch das Anfangsdekrement DDt_DEC ab, welches durch die Formel (33) gesetzt wird. Die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd wird dadurch augenblicklich zu einem kleineren Wert verändert, um von Tdoc_scr_opt abzuweichen. Nachfolgend von der Zeit t2 bis zur Zeit t3, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den NO2-Erfassungsschwellenwert Von2_th fällt, nimmt der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 inkrementell ab um einen Betrag proportional zu der Ausgabeabweichung E_vno2, wie in der Formel (34) gezeigt. Die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd nimmt dadurch weiter ab, um weiter von dem Tdoc_scr_opt abzuweichen. Die Nacheinspritzmenge wird dadurch zu der reduzierten Seite korrigiert, und als Ergebnis davon nimmt die Temperatur von dem Oxidationskatalysator allmählich ab, im Vergleich zu einem Fall, in dem nicht bewirkt wird, dass der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 abnimmt.
  • Während der Zeit t3 nach t4 und von t5 und weiter ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Daher zeigen der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 und die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd in diesem Intervall qualitativ dasselbe Verhalten wie zwischen den oben erwähnten Zeiten t1 bis t2 und somit wird eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen. Zusätzlich ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor zwischen den Zeiten. t4 und t5 größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th. Daher zeigen der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 und die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd in diesem Intervall qualitativ dasselbe Verhalten wie zwischen den oben erwähnten Zeiten t2 bis t3, und somit wird eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen.
  • 26 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator und dem NO2-NOx-Verhältnis und der Temperatur von dem Oxidationskatalysator zeigt. In 26 ist die NOx-Reinigungsrate, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator auf die Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt gesetzt ist, durch die durchgezogene Linie gezeigt, und die NOx-Reinigungsrate, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator auf eine Soll-Temperatur Tdoc_cmd gesetzt ist, welche kleiner als die Optimaltemperatur Tdoc_opt ist, ist durch die gestrichelte Linie gezeigt.
  • Wie vorangehend beschrieben, erreicht die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator ein Maximum, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator auf der Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt ist; daher wird die Soll-Temperatur Tdoc_cmd von dem Oxidationskatalysator im Wesentlichen auf diese Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt gesetzt. Jedoch, selbst wenn sie auf der Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt gehalten wird, beispielsweise, wenn ein Zustand erreicht wird, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis NO2-überschüssig ist, wie durch den weißen Kreis in 26 gezeigt, wird die NOx-Reinigungsrate davon behutsam abnehmen. In einem solchen Fall ist es möglich, die NOx-Reinigungsrate stärker zu erhöhen, obwohl die Soll-Temperatur Tdoc_cmd von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht wird, abzunehmen, indem die NOx-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht wird abzunehmen, und das NO2-NOx-Verhältnis dazu gebracht wird, zu nahe dem Optimalwert abzunehmen, wie durch den schwarzen Stern in 6 gezeigt ist.
  • Es sollte angemerkt werden, dass aufgrund dieser Tatsache die Untergrenze Tdoc_L von der Soll-Temperatur Tdoc_cmd, welche durch. die obige Formel (35) definiert ist, vorzugsweise derart eingestellt ist, dass der Anstiegseffekt auf die NOx-Reinigungsrate durch eine Abnahme, um das NO2-NOx-Verhältnis zu optimieren, größer ist als der Abnahmeeffekt auf die Nox-Reinigungsrate, indem die Temperatur von dem selektiven Reduktionskatalysator abnimmt, wenn bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator von Tdoc_scr_opt zu Tdoc_L abnimmt. Als Nächstes werden die Effekte aufgrund einer Ausführung einer Verarbeitung (Zeiten t2 bis t3 und t4 bis t5 in 25), um zu bewirken, dass die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd derart abnimmt, dass sie von Tdoc_scr_opt abweicht, in Reaktion darauf, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert wurde, unter Bezugnahme auf 27 erläutert.
  • 27 stellt graphische Darstellungen bereit, welche die Sauerstoffkonzentration, das NO2-NOx-Verhältnis, die NO-Menge, die NO2-Menge, die HC-Menge und die CO-Menge wie auch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Teil von der Abgasrohrleitung zeigen. Die gestrichelten Linien in 27 zeigen ein Beispiel von einer herkömmlichen Technik, welche fortfährt, die Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt als die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd zu verwenden, und die durchgezogenen Linien zeigen ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform, in welchem die Soll-Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc_cmd dazu gebracht wird, abzunehmen, um von der Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt abzuweichen, in Reaktion darauf, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert wurde.
  • Als Erstes wird in der herkömmlichen Technik, welche durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, ungeachtet davon, dass der selektive Reduktionskatalysator die Temperatur erreicht, bei welcher die NOx-Reinigungsrate ein Maximum ist, wenn ein NO2-Überschusszustand erreicht wird, in welchem das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas den Optimalwert nahe 0,5 stark überschreitet, das NO2 zu der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben, ohne in der Lage zu sein, gereinigt zu werden.
  • Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform in einem Fall, dass die Ausgabeabweichung E_Vno2 ein positiver Wert wird und ein NO2-Überschusszustand erreicht wird, die Nacheinspritzmenge Gpost stärker zu der abnehmenden Seite korrigiert, indem bewirkt wird, dass die Soll-Temperatur Tdoc_cmd von der Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt abweicht, um zu bewirken, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF abnehmen. Hier nehmen die HC-Menge und die CO-Menge von dem in den Oxidationskatalysator strömenden Abgas ab, indem die Nacheinspritzmenge Gpost verringert wird, und umgekehrt nimmt die NO-Menge leicht zu. Zusätzlich, wenn die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF abnehmen, nehmen die NO2-Erzeugungseffizienzen von diesem Oxidationskatalysator und dem CSF ab.
  • Wie vorangehend beschrieben, kann im Vergleich zu der herkömmlichen Technik, bei der das NO2-NOx-Verhältnis den Optimalwert nahe 0,5 stark überschreitet, die vorliegende Ausführungsform sowohl die NO-Menge als auch die NO2-Menge unterdrücken, welche von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben wird, als ein Ergebnis davon, dass bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert nahe 0,5 hin abnimmt, indem die Nacheinspritzmenge zu der reduzierten Seite hin korrigiert wird um zu bewirken, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF abnehmen.
  • Es sollte bemerkt werden, dass, obwohl die Nacheinspritzmenge Gpost zu der abnehmenden Seite hin korrigiert wird, um zu bewirken, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF in der vorliegenden Ausführungsform abnehmen, das Verfahren, um zu bewirken, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF abnehmen, nicht darauf beschränkt ist. Die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF können dazu gebracht werden, abzunehmen, nicht nur durch die Nacheinspritzmenge, sondern beispielsweise auch, indem die spätere Einspritzmenge zu der abnehmenden Seite hin korrigiert wird. Zusätzlich, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator abnimmt, nimmt nicht nur die NO2-Oxidationseffizienz ab sondern auch die Oxidationseffizienzen für HC und CO. Als Ergebnis ist es bei der vorliegenden Ausführungsform wünschenswert, den Verbrennungsparameter, welcher mit dem Verbrennungszustand von dem Motor in Beziehung steht, derart einzustellen, dass eine Menge an von dem Motor abgegebenem CO und HC nicht größer als eine Menge ist, welche von dem Oxidationskatalysator behandelt werden kann, für welchen die Oxidationsfähigkeit begleitend eine Abnahme der Temperatur abgenommen hat, wie auch das CSF.
  • 2. Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
  • Zurück auf 24 Bezug nehmend, bestimmt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31B den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD, welcher den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators 23 anzeigt, in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus.
  • Insbesondere wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD bestimmt basierend auf der Zeiteinteilung, mit welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th fiel, wenn die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF fortgesetzt verringert werden, indem bewirkt wird, dass der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 von der Obergrenze „0” zu der Untergrenze (Tdoc_L-Todc_scr_opt) abnimmt. Der Algorithmus, um den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD zu bestimmen, während der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 fortgesetzt verändert wird in dieser Weise, kann konstruiert werden, indem der Parameter, welcher mit dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 in Beziehung steht, in den Formeln (9) bis (12) in der ersten Ausführungsform durch einen Parameter von dem Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 ersetzt wird.
  • Zusätzlich ist es umgekehrt möglich, den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD zu bestimmen basierend auf der Zeiteinteilung, bei welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den Katalysatordegradations-Schwellenwert Vno2_JD-th überschreitet, wenn die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF fortgesetzt erhöht werden, indem der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 von der Untergrenze (Tdoc_L-Tdoc_scr_opt) zu der Obergrenze „0” hin erhöht wird. Dieser Algorithmus kann konstruiert werden, indem der Parameter, welcher mit dem EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2 in Beziehung steht, in den Formeln (13) bis (16) von der ersten Ausführungsform durch einen Parameter von dem Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 ersetzt wird.
  • NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • In dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus stellt die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31B den Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 auf „0” wie in der nachfolgenden Formel (36) gezeigt, so dass eine große Menge an NO2 durch den Oxidationskatalysator und den CSF erzeugt wird, und die NO2-Menge von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zunimmt. Dt_no2(k) = 0 (36)
  • Wie vorangehend beschrieben, ist es möglich, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung dazu gebracht wird, in den drei Arten von verschiedenen Steuer-/Regelmodi von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus, dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus und dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus zu arbeiten. Zusätzlich sind die bevorzugten Zeiten zur Ausführung jedes Modus dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
  • Anders ausgedrückt, in einem Fall, dass der oben erwähnte Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „1” ist und man in der Lage ist, zu bestimmen, dass der selektive Reduktionskatalysator nicht degradiert ist, ist es wünschenswert, die Ausführung von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu verhindern, um auf diese Weise zu bewirken, dass sich der Kraftstoffverbrauch stärker verbessert als während der Ausführung von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus. Zusätzlich ist es in einem Fall, dass der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD „2” oder „3” ist, d. h. in einem Fall, indem man in der Lage ist zu bestimmen, dass die Degradation des selektiven Reduktionskatalysators zu einem gewissen Ausmaß fortgeschritten ist, wünschenswert, die Ausführung von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus zu gestatten.
  • Ferner ist es wünschenswert, dass in einem Fall, dass der Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF bestimmt wird und bestimmt wurde, dass dieser Grad einer Degradation klein ist, eine Ausführung von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus gestattet wird, und in einem Fall, in welchem bestimmt wurde, dass der Grad einer Degradation groß ist, die Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert wird und, beispielsweise, der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus ausgeführt wird.
  • 28 stellt Zeitdiagramme bereit, welche ein Beispiel einer Schaltsequenz von Modi in der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung zeigen. Das in 28 gezeigte Beispiel zeigt einen Fall, dass der Motor zur Zeit „0” gestartet wird, gefolgt davon, dass bewirkt wird, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung arbeitet, in der Reihenfolge NO2-Erzeugung-Vorrangmodus, Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus und NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus.
  • Wie in 28 gezeigt, wird während der Periode von einem Beginn einer Inbetriebnahme des Motors bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist (während eines Warmlaufens) eine Ausführung von dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus verhindert und der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus wird anstelle dessen durchgeführt. Anders ausgedrückt, wird während eines Warmlaufens der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus ausgeführt, um die HC- und CO-Reinigungsraten wie auch die NO2-Erzeugungseffizienz rasch ansteigen zu lassen. Dann wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist seit dem Beginn einer Inbetriebnahme des Motors (nach einem Warmlaufen), eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus gestattet, das NO2-NOx-Verhältnis wird an dem Optimalwert nahe 0,5 gehalten und die HC- und CO-Reinigungsraten wie auch die NOx-Reinigungsrate werden hoch gehalten.
  • Ferner kann zusätzlich dazu, dass während eines Warmlaufens unmittelbar nach einer Inbetriebnahme des Motors, wie vorangehend beschrieben, auch in dem Fall, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator niedriger als die Aktivierungstemperatur davon ist, eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus in ähnlicher Weise verhindert werden und der NO2-Erzeugung-Vorrangmodus ausgeführt werden, und eine Ausführung des NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus kann in dem Fall gestattet werden, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator wenigstens die Aktivierungstemperatur davon ist.
  • Wie unter Bezugnahme auf 13 in der ersten Ausführungsform erläutert, ist es dadurch möglich, das gesamte HC, CO und NOx während eines Warmlaufens unmittelbar nach einer Inbetriebnahme des Motors und über die Zeitperiode nach einem Warmlaufen effektiv zu reinigen.
  • Erstes modifiziertes Beispiel der dritten Ausführungsform
  • Als Nächstes wird ein erstes modifiziertes Beispiel der obigen dritten Ausführungsform erläutert.
  • In dem vorliegenden modifizierten Beispiel wird ein Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus wie in der obigen dritten Ausführungsform nicht speziell etabliert und der Grad einer Degradation wird bestimmt basierend auf dem Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2, während ein Betrieb in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus bewirkt wird.
  • Insbesondere wird der Degradationsbestimmungsparameter J_SCR, welcher umgekehrt proportional zu dem Fortschreiten des Grads einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators ist, berechnet, indem eine statistische Verarbeitung durchgeführt wird, ähnlich zu der obigen Formel (19), an dem Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 zum Zeitpunkt, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_JD_th fällt, während der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 dazu gebracht wird, sich in dem NO2-Rückkopplungsmodus zu verändern, und ferner wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD bestimmt, indem dieser Parameter mit dem Schwellenwert verglichen wird, in ähnlicher Weise zu der obigen Formel (20).
  • Zweites modifiziertes Beispiel der dritten Ausführungsform
  • Als Nächstes wird ein zweites modifiziertes Beispiel der obigen dritten Ausführungsform erläutert.
  • Wie in 23 gezeigt, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator zwischen der Obergrenze Tdoc_L und der Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt abnimmt, nimmt die NO2-Erzeugungseffizienz ab und das NO2-NOx-Verhältnis nimmt auch ab. In der obigen dritten Ausführungsform wird das NO2-NOx-Verhältnis auf nahe den Optimalwert davon gesteuert/geregelt, indem bewirkt wird, dass die Soll-Temperatur Tdoc_cmd sich innerhalb des Temperaturbereichs (Tdoc_L, Tdoc_scr_opt) verändert, in welchem die NO2-Erzeugungseffizienz abnimmt, wenn die Temperatur des Oxidationskatalysators dazu gebracht wird abnzunehmen. Mit anderen Worten wird in der obigen dritten Ausführungsform die Temperatur von dem Oxidationskatalysator dazu gebracht abzunehmen, wenn das NO2-NOx-Verhältnis dazu gebracht wird abzunehmen.
  • Jedoch, wie in 23 gezeigt, entspricht die Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt im Wesentlichen der Temperatur, bei welcher die NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CST ein Maximum erreichen. In diesem Fall, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator zwischen der Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt und einer vorbestimmten Obergrenze Tdoc_H ansteigt, nimmt die NO-Oxidationseffizienz ab, und das NO2-NOx-Verhältnis nimmt auch ab. In dem vorliegenden modifizierten Beispiel wird das NO2-NOx-Verhältnis auf nahe den Optimalwert davon gesteuert/geregelt, indem bewirkt wird, dass die Soll-Temperatur Tdoc_cmd sich innerhalb des Temperaturbereichs (Tdoc_scr_opt, Tdoc_H) verändert, in welchem die NO2-Erzeugungseffizienz abnimmt, wenn die Temperatur von dem Oxidationskatalysator in dieser Weise dazu gebracht wird anzusteigen. Anders ausgedrückt, wird mit dem vorliegenden modifizierten Beispiel das NO2-NOx-Verhältnis dazu gebracht, abzunehmen, indem die Soll-Temperatur Tdoc_cmd innerhalb des Bereichs (Tdoc_scr_opt, Tdoc_H) gesetzt wird, wie auch die Soll-Temperatur Tdoc_cmd innerhalb dieses Bereichs korrigiert wird um anzusteigen, umgekehrt zu der obigen dritten Ausführungsform.
  • Daher wird der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 dazu gebracht, sich in der entgegengesetzten Richtung von der obigen dritten Ausführungsform in dem NO2-Sensor-Rückkopplungsmodus von dem vorliegenden modifizierten Beispiel zu verändern. Insbesondere werden die Soll-Temperatur Tdoc_cmd zusammen mit den Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF dazu gebracht, abzunehmen, indem der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 dazu gebracht wird abzunehmen in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert Vno2_th ist. Zusätzlich wird die Solltemperatur Tdoc_cmd, zusammen mit den Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF dazu gebracht, anzusteigen, indem bewirkt wird, dass der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 ansteigt, in einem Fall, in dem der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor größer als der NO2-Erfassungsschwellenwert ist. Wie vorangehend beschrieben, kann der arithmetische Ausdruck, um den Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 zu bestimmen, beispielsweise konfiguriert werden, indem das Vorzeichen von dem Anfangsdekrement DDt_DEC, dem Rückkehrbetrag DDt_INC und der Rückkopplungsverstärkung Ki_no2 in den obigen Formeln (33) und (34) umgekehrt wird. Zusätzlich, begleitend eine Veränderung des Einstellbereichs von der Soll-Temperatur Tdoc_cmd von (Tdoc_L, Tdoc_scr_opt) zu (Tdoc_scr_opt, Tdoc_H) wird die Obergrenze von dem Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 in der Formel (35) von „0” zu Tdoc_H – Tdoc_scr_opt verändert, und die Untergrenze wird von Tdoc_L – Tdoc_scr_opt zu „0” verändert.
  • Ferner wird auch in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 dazu gebracht, sich in einer entgegengesetzten Richtung zu der obigen dritten Ausführungsform zu verändern. Insbesondere wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD bestimmt basierend auf der Zeiteinteilung, bei welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Katalysatordegradations-Schwellenwert Vno2_JD_th fällt, wenn die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF fortgesetzt ansteigen, um den Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 von der Untergrenze „0” zu der Obergrenze (Tdoc_H – Tdoc_scr_opt) zu erhöhen. Alternativ wird der Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD bestimmt basierend auf der Zeiteinteilung, mit welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den Katalysatordegradations-Schwellenwert Vno2_JD_th überschreitet, wenn die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF fortgesetzt verringert werden, indem der Temperaturkorrekturbetrag Dt_no2 von der Obergrenze (Tdoc_H – Tdoc_scr_opt) zu der Untergrenze „0” hin verringert wird.
  • Wenn jedoch die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF dazu gebracht werden, von der obigen Optimaltemperatur Tdoc_scr_opt anzusteigen, um das NO2-NOx-Verhältnis zu optimieren, steigt auch die Temperatur von dem selektiven Reduktionskatalysator auf der stromabwärtigen Seite davon an und die NOx-Reinigungsrate davon wird abnehmen; daher gibt es Sorge darüber, dass die Emission von NOx zur Außenseite des Systems sich im Gegenzug verschlechtert, wenn die Temperatur dazu gebracht wird, übermäßig anzusteigen. Daher ist es in einem Fall, dass bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator und dem CSF ansteigen und die NO2-NOx-Rate abnimmt, wünschenswert, dass die Obergrenze Tdoc_H von der Soll-Temperatur Tdoc_cmd derart eingestellt ist, dass der Anstiegseffekt auf die NOx-Reinigungsrate, indem die Optimierung des NO2-NOx-Verhältnisses reduziert wird, größer wird als der Abnahmeeffekt auf die NOx-Reinigungsrate, indem die Temperatur von dem selektiven Reduktionskatalysator ansteigt, wenn bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator von Tdoc_scr_opt zu Tdoc_H ansteigt, so dass die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator zuverlässig ansteigt.
  • Zusätzlich gibt es eine Tendenz dahingehend, dass die von dem Motor abgegebenen HC- und CO-Mengen auch zunehmen, wenn bewirkt wird, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF ansteigen, wie in dem vorliegenden modifizierten Beispiel. Jedoch unterscheiden sich die HC- und CO-Oxidationseffizienzen von dem Oxidationskatalysator von der Charakteristik von der NO-Oxidationseffizienz, welche eine nach oben konvexe Charakteristik aufweist, wie z. B. die in 2 gezeigte, und steigen zugleich mit einem Anstieg in der Temperatur davon an. Daher, selbst wenn die von dem Motor abgegebenen HC- und CO-Mengen erhöht werden, um zu bewirken, dass die Temperaturen von dem Oxidationskatalysatos und dem CSF ansteigen, würde sich die Emission von HC und CO zur Außenseite des Systems aufgrund dessen nicht stark verschlechtern.
  • Wie vorangehend beschrieben, da die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF dazu gebracht werden, in einem Fall anzusteigen, in dem das NO2-NOx-Verhältnis in dem vorliegenden modifizierten Beispiel verringert wird, ist die Durchschnittstemperatur von dem Abgassystem hoch im Vergleich zu der obigen dritten Ausführungsform. Zusätzlich, da die Durchschnittstemperatur von dem Abgassystem von einem Benzinmotor im Vergleich zu einem Dieselmotor hoch ist, ist eine Steuerung/Regelung relativ schwierig, um die Temperaturen von dem Oxidationskatalysator und dem CSF abzusenken, wie in dem obigen dritten Beispiel. Andererseits, da es relativ einfach ist, die Abgastemperatur ansteigen zu lassen, indem beispielsweise die Zündzeiteinstellung in Richtung spät verstellt wird oder dergleichen, ist das vorliegende modifizierte Beispiel, welches bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator und dem CSF ansteigt, daher besonders für das Abgasreinigungssystem von einem Benzinmotor geeignet.
  • Vierte Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es sollte angemerkt werden, dass in der folgenden Erläuterung dieselben Bezugszeichen für dieselben Konfigurationen zugeordnet werden wie in der ersten Ausführungsform und Erläuterungen davon weggelassen werden.
  • In den oben erwähnten ersten bis dritten Ausführungsformen wird die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator nahe dem Maximum gehalten, indem bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis abnimmt, in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, welcher auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator 23 vorgesehen ist, größer als der Schwellenwert Vno2_th ist, d. h. in einem Fall, in welchem das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas sich in einem NO2-Überschusszustand befindet. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein NO-Sensor, welcher NO erfasst, auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird nahe dem Maximum gehalten, indem im Gegenzug bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis in einem Fall ansteigt, dass der Ausgabewert Vno davon größer als ein Schwellenwert Vno_th ist, d. h. in einem Fall, in dem sich das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas in einem NO-Überschusszustand befindet.
  • Zusätzlich wird in der ersten Ausführungsform das NO2-NOx-Verhältnis eingestellt, indem die EGR-Menge verändert wird. In ähnlicher Weise zu der ersten Ausführungsform stellt auch die vorliegende Ausführungsform das NO2-NOx-Verhältnis ein, indem die EGR-Menge verändert wird.
  • 29 ist ein Blockdiagramm, welches Konfigurationen von einem Abgasreinigungssystem 2C von einem Motor 1C und eine ECU 3C davon gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, welche mit einem NO-Sensor 43C versehen ist.
  • Um den Zustand des Abgasreinigungssystems 2A zu erfassen, ist ein NO-Sensor 43C mit einer ECU 3C verbunden. Dieser NO-Sensor 43C erfasst die Menge oder die Konzentration an NO von dem Abgas in der Abgasrohrleitung 11 auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator 23, und führt ein Signal Vno, welches im Wesentlichen proportional zu dem erfassten Wert ist, der ECU 3C zu.
  • Jedoch existiert gegenwärtig kein Sensor, welcher für einen Fahrzeugeinbau geeignet ist, als ein NO-Sensor, welcher nur für NO in dem Abgas empfindlich ist, in dieser Art. Jedoch kann NOx in dem Abgas berücksichtigt werden, was fast vollständig nur aus NO und NO2 besteht; daher kann der zuvor erwähnte derartige NO-Sensor konfiguriert sein, indem ein NOx-Sensor und ein NO2-Sensor kombiniert werden. Darüber hinaus, da die gegenwärtig vorhandenen NOx-Sensoren nicht nur für NOx sondern auch für NH3 empfindlich sind, ist es wünschenswert, einen NH3-Sensor zusätzlich mit dem NOx-Sensor und dem NO2-Sensor zu kombinieren. Mit anderen Worten ist es möglich, den gewünschten Ausgabewert zu erhalten, welcher proportional zu der NO-Konzentration oder Menge ist, indem der Ausgabewert von dem NO2-Sensor und der Ausgabewert von dem NH3-Sensor von dem Ausgabewert von dem NOx-Sensor subtrahiert werden.
  • Wie in 29 gezeigt, ist der Steuer-/Regelblock, welcher mit der Bestimmung des EGR-Ventilbefehlswerts Legr_cmd in Beziehung steht, dazu konfiguriert, die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31C, die Referenz-EGR-Mengen-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32C und die EGR-Steuer-/Regeleinrichtung 33 zu umfassen.
  • Nachfolgend werden nur die Unterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
  • Als Erstes wird mit der vorliegenden Ausführungsform aufgrund der Erfassung des NO-Überschusszustands durch den NO-Sensor 43C das Kennfeld von der Referenz-EGR-Menge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32C vorzugsweise derart eingestellt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator 23 strömenden Abgas etwas NO-überschüssig wird, umgekehrt zu der ersten Ausführungsform.
  • In dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31C wird das NO2-NOx-Verhältnis dazu gebracht zuzunehmen, indem bewirkt wird, dass die EGR-Menge zunimmt und die NO-Zufuhrmenge abnimmt, in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor 43C größer als ein vorbestimmter Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno_th ist, d. h. in einem Fall, in dem ein NO-Überschusszustand vorliegt. Anders ausgedrückt, sind die Richtungen einer Änderung der EGR-Menge, der NO-Zufuhrmenge und des NO2-NOx-Verhältnisses in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus jeweils entgegengesetzt zu der ersten Ausführungsform.
  • Daher kann der arithmetische Ausdruck in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31C konfiguriert werden, indem beispielsweise das Vorzeichen von dem Anfangsdekrement Dkegr_DEC, dem Rückkehrbetrag Dkegr_INC und der Rückkopplungsverstärkung Ki_no2 in den obigen Formeln (6) bis (8) umgekehrt wird.
  • 30 stellt Zeitdiagramme bereit, welche Änderungen in dem Ausgabewert Vno von. dem NO-Sensor, den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no und der Soll-EGR-Menge Gegr_cmd in dem Fall zeigt, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus arbeitet, welcher wie vorangehend beschrieben konfiguriert ist.
  • Während der Zeit t1 bis t2 ist der Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor nicht größer als der NO-Erfassungsschwellenwert Vno_th. In diesem Fall nimmt der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no allmählich zu der Untergrenze hin ab. Die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd nimmt dadurch allmählich ab, um von dem Kennfeldwert Gegr_map abzuweichen, und als Ergebnis davon nimmt die von dem Motor abgegebene NO-Menge allmählich zu, im Vergleich zu einem Fall, in welchem nicht bewirkt wurde, dass der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no abnimmt.
  • Als Nächstes überschreitet zur Zeit t2 der Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor den NO-Erfassungsschwellenwert Vno_th. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no durch das Anfangsdekrement ab. Die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd wird dadurch augenblicklich zu einem größeren Wert verändert, um sich dem Kennfeldwert Gegr_map anzunähern. Nachfolgend von der Zeit t2 bis zur Zeit t3, wenn der Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor unter den NO-Erfassungsschwellenwert Vno_th fällt, nimmt der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no inkrementell um einen Betrag zu, welcher proportional zu der Ausgabeabweichung ist. Die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd steigt dadurch stärker an, um sich dem Kennfeldwert Gegr_map anzunähern, und als Ergebnis davon steigt die von dem Motor abgegebene NO-Menge langsam an, im Vergleich zu einem Fall, in welchem der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no nicht verringert wurde.
  • Zusätzlich kann der arithmetische Ausdruck von dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31C in ähnlicher Weise konfiguriert werden, indem das Vorzeichen von dem Dekrement Dkegr_JD_DEC oder dem Inkrement Dkegr_JD_INC umgekehrt wird, um die Richtung, in welcher sich der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_no2 verändert, entgegengesetzt zu machen.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • In ähnlicher Weise zu der obigen vierten Ausführungsform ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein NO-Sensor auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird nahe dem Maximum gehalten, indem bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis zunimmt, in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno davon größer als ein Schwellenwert Vno_th ist, d. h. in einem Fall, dass das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas sich in einem NO-Überschusszustand befindet.
  • Zusätzlich wird bei der zweiten Ausführungsform das NO2-NOx-Verhältnis eingestellt, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch so verändert wird, dass sich die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas verändert. In ähnlicher Weise zu der zweiten Ausführungsform stellt auch die vorliegende Ausführungsform das NO2-NOx-Verhältnis ein, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch verändert wird, um die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas zu verändern.
  • Nachfolgend werden die Unterschiede zwischen der zweiten Ausführungsform und der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
  • Als Erstes wird bei der vorliegenden Ausführungsform aufgrund einer Erfassung des NO-Überschusszustand durch den NO-Sensor das Kennfeld von der Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Kennfeldwert-Berechnungseinheit vorzugsweise derart eingestellt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator 23 strömenden Abgas etwas NO-überschüssig wird, umgekehrt zu der zweiten Ausführungsform.
  • Zusätzlich wird in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung das NO2-NOx-Verhältnis ansteigen gelassen, indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch durch einen Kraftstoffeinspritzungsparameter oder/und einen Ladedruck oder/und eine EGR-Menge zu der magereren Seite verändert wird, um zu bewirken, dass die Sauerstoffkonzentration von dem Abgas abnimmt, in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno von dem NO2-Sensor größer als der Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno_th ist, d. h. in einem Fall, in welchem ein NO-Überschusszustand vorliegt. Mit anderen Worten, sind die Richtungen einer Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch, der Sauerstoffkonzentration von dem Abgas und dem NO2-NOx-Verhältnis in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus jeweils entgegengesetzt zu der zweiten Ausführungsform. Daher kann der arithmetische Ausdruck in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung konfiguriert werden, indem beispielsweise das Vorzeichen von dem Anfangsdekrement DDaf_DEC, dem Rückkehrbetrag DDaf_INC und der Rückkopplungsverstärkung Ki_af_no2 in den obigen Formeln (23) bis (25) umgekehrt wird.
  • Zusätzlich kann der arithmetische Ausdruck von dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung auch in ähnlicher Weise konfiguriert werden, indem bewirkt wird, dass die Richtung, in welcher sich der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient verändert, umgekehrt zu der zweiten Ausführungsform ist.
  • Sechste Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • In ähnlicher Weise zu der obigen vierten Ausführungsform ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein NO-Sensor auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird nahe dem Maximum gehalten, indem bewirkt wird, dass das NO2-NOx-Verhältnis in einem Fall zunimmt, dass der Ausgabewert Vno davon größer als ein Schwellenwert Vno_th ist, d. h. in einem Fall, in welchem sich das in den selektiven Reduktionskatalysator strömende Abgas in einem NO-Überschusszustand befindet.
  • Zusätzlich wird bei der dritten Ausführungsform das NO2-NOx-Verhältnis eingestellt, indem die Temperatur von dem Oxidationskatalysator verändert wird. In ähnlicher Weise zu der dritten Ausführungsform stellt auch die vorliegende Ausführungsform das NO2-NOx-Verhältnis ein, indem die Temperatur von dem Oxidationskatalysator verändert wird.
  • Nachfolgend werden die Unterschiede zwischen der dritten Ausführungsform und der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
  • Als Erstes wird bei der vorliegenden Ausführungsform aufgrund einer Erfassung des NO-Überschusszustands durch den NO-Sensor das Kennfeld von der Referenz-Nacheinspritzmenge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit vorzugsweise derart eingestellt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator 23 strömenden Abgas etwas NO-überschüssig wird, umgekehrt zu der dritten Ausführungsform.
  • Zusätzlich wird in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung das NO2-NOx-Verhältnis dazu gebracht, anzusteigen, indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator ansteigt, über die spätere Einspritzmenge oder/und die Nacheinspritzmenge, in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor größer als der vorbestimmte Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno_th ist, d. h. in einem Fall, in welchem ein NO-Überschusszustand vorliegt. Mit anderen Worten, sind die Richtungen einer Änderung der spätere Einspritzmenge, Nacheinspritzmenge, Temperatur des Oxidationskatalysators und des NO2-NOx-Verhältnisses in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus jeweils entgegengesetzt zu der dritten Ausführungsform.
  • Daher kann der arithmetische Ausdruck in dem NO-Sensor-Rückkopplungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung konfiguriert werden, indem beispielsweise das Vorzeichen von dem Anfangsdekrement DDt_DEC, des Rückkehrbetrags DDt_INC und der Rückkopplungsverstärkung Ki_no2 in den obigen Formeln (33) bis (35) umgekehrt wird.
  • Zusätzlich kann der arithmetische Ausdruck von dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus von der NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung auch in ähnlicher Weise konfiguriert werden, indem bewirkt wird, dass die Richtung, in welche sich der Temperaturkorrekturbetrag verändert, entgegengesetzt zu der dritten Ausführungsform ist.
  • Siebte Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es sollte angemerkt werden, dass in der folgenden Erläuterung dieselben Bezugszeichen für dieselben Konfigurationen wie der ersten Ausführungsform zugewiesen werden und dass Erläuterungen davon weggelassen werden.
  • 31 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration von einem Steuer-/Regelblock zeigt, welcher mit der Bestimmung des EGR-Ventil-Befehlswerts Legr_cmd in Beziehung steht, unter den Steuer-/Regelblöcken, welche in der ECU 3D von dem Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert sind.
  • Wie in 31 gezeigt, umfasst der Steuer-/Regelblock, welcher mit der Bestimmung des EGR-Ventil-Befehlswerts Legr_cmd in Beziehung steht, eine Vorwärtskopplungs-NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31D, eine Referenz-EGR-Menge-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32, eine EGR-Steuer-/Regeleinrichtung 33, eine NOx-Zufuhr-Schätzeinheit 34D, eine NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit 35D und einen Modellmodifizierer 36D.
  • Gemäß diesem Steuer-/Regelblock wird eine Soll-EGR-Menge Gegr_cmd berechnet, indem ein EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_scr, welcher durch die Vorwärtskopplung-NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31D berechnet wird, mit einer Referenz-EGR-Menge Gegr_map, welche durch die Referenz-EGR-Kennfeldwert-Berechnungseinheit 32 berechnet wird, multipliziert wird (unter Verweis auf die folgende Formel (37)).
  • Es sollte angemerkt werden, dass die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd nicht nur als ein Wert definiert werden kann, welcher erreicht wird, indem man den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_scr mit der Referenz-EGR-Menge Gegr_map multipliziert, wie in der Formel (37) gezeigt, sondern auch als ein Wert, welcher erreicht wird, indem der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_scr zu der Referenz-EGR-Menge Gegr_map addiert wird. Gegr_cmd(k) = Kegr_scr(k)·Gegr_map(k) (37)
  • Die NOx-Zufuhr-Schätzeinheit 34D berechnet einen Schätzwert NOx_eng_hat von der NOx-Zufuhrmenge basierend auf Parametern, welche mit der Verbrennung des Motors in Beziehung stehen, wie z. B. der Motordrehzahl, der Frischluftmenge, der Kraftstoff-Einspritzmenge, dem Kraftstoff-Einspritzparameter, der EGR-Menge und der Abgastemperatur. Insbesondere wird der NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat berechnet, indem ein Korrekturkoeffizient Knox eng und ein Referenzwert NOx_eng_bs, welcher bestimmt wird, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, miteinander multipliziert werden, wie in der folgenden Formel (38) gezeigt. NOx_eng_hat(k) = Knox_eng(k)·NOx_eng_bs(k) (38)
  • 32 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um einen Referenzwert NOx_eng_bs für den NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat zu bestimmen, basierend auf der Motordrehzahl NE und der Kraftstoff-Einspritzmenge Gfuel von den oben erwähnten Parametern. Gemäß dem in 32 gezeigten Beispiel wird der Referenzwert NOx_eng_hat als ein Wert bestimmt, welcher mit einer höheren Motordrehzahl NE und mit einer ansteigenden Kraftstoff-Einspritzmenge Gfuel größer wird.
  • 33 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um den Korrekturkoeffizienten Knox eng für den oben erwähnten Referenzwert NOx_eng_bs basierend auf der EGR-Rate Regr zu bestimmen. Gemäß dem in 33 gezeigten Beispiel wird der Korrekturkoeffizient Knox eng bestimmt als ein Wert, welcher mit einer höheren EGR-Rate Regr kleiner wird.
  • Zurück auf 31 Bezug nehmend, berechnet die NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit 35D den Schätzwert NO2_csf_hat von der NO2-Menge, den Schätzwert NO_csf_hat von der NO-Menge und den Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas, basierend auf dem NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat und einem mit der NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF in Beziehung stehenden Parameter.
  • Insbesondere wird der Schätzwert NO2_csf_hat von der in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden NO2-Menge basierend auf der folgenden Formel (39) berechnet. Hierin ist ein Parameter Rox_no_no2_bs ein Referenzwert für die NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, und wird bestimmt, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf dem Schätzwert Gex von dem Abgasvolumen und dem NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat. Ein Parameter Kno_no2_tdoc ist ein Korrekturkoeffizient für die oben erwähnte NO-Oxidationseffizienz Rox_no_no2_bs und wird bestimmt, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf der Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc. Zusätzlich ist ein Parameter Kmod_no2 in der folgenden Formel (39) ein modifizierender Faktor, welcher durch den Modellmodifizierer 36D berechnet wird. NO2_csf_hat(k) = Kmod_no2(k)·Kno_no2_tdoc(k)·Rox_no_no2_bs(k)·NOx_eng_hat(k) (39)
  • 34 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um den oben erwähnten Referenzwert Rox_no_no2_bs basierend auf dem Schätzwert Gex von dem Abgasvolumen und dem NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat zu bestimmen. Wie unter Bezugnahme auf 3 erläutert, besteht eine Tendenz, dass die Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF abnimmt, wenn der Durchsatz pro Zeiteinheit von den oxidierenden Substanzen ansteigt und abnimmt, wenn das Abgasvolumen ansteigt. Dies berücksichtigend, wird gemäß dem in 34 gezeigten Beispiel der Referenzwert Rox_no_no2_bs als ein Wert bestimmt, welcher kleiner wird, wenn der Schätzwert Gex von dem Abgasvolumen ansteigt, und wenn der NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat ansteigt.
  • 35 ist eine graphische Darstellung, welche ein spezielles Beispiel von einem Kennfeld zeigt, um den oben erwähnten Korrekturkoeffizienten Kno_no2_tdoc basierend auf der Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc zu bestimmen. Dieser Korrekturkoeffizient Kno_no2_tdoc ist ein Koeffizient, um zu ermöglichen, dass die Charakteristika, welche mit der Temperatur in Beziehung stehen, auf die NO-Oxidationseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF, wie den in 2 gezeigten, reflektiert werden und ist zwischen 0 und 1 gesetzt. Gemäß dem in 35 gezeigten Beispiel ist der Korrekturkoeffizient Kno_no2_tdoc auf etwa 1 gesetzt zwischen etwa 200 und 350°C, bei welcher die NO-Oxidationseffizienz ansteigt, und ist so gesetzt, dass er sich 0 annähert, wenn die Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc außerhalb dieses Bereichs abnimmt oder ansteigt.
  • Zusätzlich wird der Schätzwert NO_csf_hat von der NO-Menge, welche in den selektiven Reduktionskatalysator strömt, berechnet, indem der NO-Menge-Schätzwert NO2_csf_hat von dem NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat subtrahiert wird, wie in der folgenden Formel (40) gezeigt. NO_csf_hat(k) = NOx_eng_hat(k) – NO2_csf_hat(k) (40)
  • Ferner wird der Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas berechnet, indem der NO2-Menge-Schätzwert NO2_csf_hat durch den NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat dividiert wird, wie in der folgenden Formel (41) gezeigt.
    Figure 01260001
  • Zurück. auf 31 verweisend, wird die Konfiguration von der Vorwärtskopplung-NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31D erläutert. Die Vorwärts-Kopplung-NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31D arbeitet in irgendeinem der folgenden vier Arten von Steuer-/Regelmodi und berechnet den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_scr basierend auf verschiedenen Algorithmen in jedem Steuer-/Regelmodus.
    • 1. Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus
    • 2. Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
    • 3. Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus
    • 4. NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • Nachfolgend wird eine Sequenz zur Berechnung des EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_scr gemäß diesen vier Steuer-/Regelmodi der Reihe nach erläutert.
  • Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus
  • In dem Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus steuert/regelt die Steuer-/Regeleinrichtung 31D das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas zu dem Optimalwert hin, welcher die NOx-Reinigungsrate maximiert. Insbesondere wird der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_scr so bestimmt, dass der oben erwähnte Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der Umgebung von einem Soll-NO2-NOx-Verhältnis Rscr_no_nox_cmd (z. B. 0,5) konvergiert, welches auf einen Optimalwert gesetzt ist, der die NOx-Reinigungsrate maximiert.
  • Als Erstes wird in diesem Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus der NO2-NOx-Verhältnis-Fehler E_no2_no definiert basierend auf irgendeiner der folgenden Formeln (42-1) bis (42-3). E_no2_no(k) = Rscr_no_nox(k) – Rscr_no_nox_cmd (42-1) E_no2_no(k) = Eff_no_nox(k) – Rscr_no_nox_cmd (42-2) E_no2_no(k) = Ex_no2(k)(= Ex_no2(k) – 0) (42-3)
  • Die Formel (42-1) ist eine Formel, in welcher die Abweichung E_no2_no durch die Abweichung zwischen dem Schätzwert Rscr_no_nox und einem vorbestimmten Soll-NO2-NOx-Verhältnis Rscr_no_nox_cmd definiert ist, und ist das einfachste Verfahren.
  • Die Formel (42-2) ist eine Formel, in welcher der Fehler E_no2_no definiert ist durch die Abweichung zwischen einem effektiven NO2-NOx-Verhältnis Eff_no_nox, welches durch die folgende Formel (43) definiert ist, und dem Soll-NO2-NOx-Verhältnis Rscr_no_nox_cmd. Da es dort einen NO- und NO2-Speichereffekt gibt, wie oben beschrieben, in dem selektiven Reduktionskatalysator, ist das effektive NO2-NOx-Verhältnis von dem gegenwärtigen selektiven Reduktionskatalysator derart, dass eine Verzögerung/Verschiebung auftritt relativ zu dem NO2-NOx-Verhältnis von dem hineinströmenden Abgas. Daher, um den Speichereffekt von dem selektiven Reduktionskatalysator mit der folgenden Formel (43) zu berücksichtigen, wird das effektive NO2-NOx-Verhältnis Eff_no_nox mit einem Wert definiert, welcher eine Verzögerung relativ zu dem Schätzwert Rscr_no_nox erzeugt. Diesbezüglich ist der Koeffizient Klag in der folgenden Formel (43) ein Verzögerungskoeffizient und ist zwischen –1 und 0 gesetzt. Eff_no_nox(k) = (1 + Klag)Eff_no_nox(k – 1) + Klag·Rscr_no_nox(k) (43)
  • Die Formel (42-3) ist eine Formel, in welcher der Fehler E_no2_no definiert ist durch einen NO2-Überschussmenge-Schätzwert Ex_no2, welcher durch die folgende Formel (44) definiert ist. Dieser NO2-Überschussmenge-Schätzwert Ex_no2 entspricht einem integrierten Wert von der Abweichung zwischen der NO2-Menge NO2_csf_hat, welche in den selektiven Reduktionskatalysator strömt, und dem Sollwert von der NO2-Menge (Rscr_no_nox_cmd·NOx_eng_hat). Da es den oben erwähnten derartigen Speichereffekt in dem selektiven Reduktionskatalysator gibt, ohne selbst eine Steuerung/Regelung durchzuführen, welche den Fehler durch die Formel (42-1) derart definiert, dass der Schätzwert Rscr_no_nox immer dem Soll-NO2-NOx-Verhältnis Rscr_no_nox_cmd entspricht, kann es ausreichend effektiv sein, eine Steuerung/Regelung durchzuführen, sodass die NO2-Überschussmenge relativ zu dem Sollwert, welcher den Fehler durch die Formel (42-3) definiert, 0 wird. Ex_no2(k) = Ex_no2(k – 1) + NO2_csf_hat(k) – Rscr_no_nox_crnd·NOx_eng_hat(k) (44)
  • In dem Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus wird der EGR-Korrekturbetrag Kegr_scr berechnet basierend auf einem Reaktion-spezifizierenden Steuer-/Regelalgorithmus, wie beispielsweise dem, welcher in den folgenden Formeln (45) bis (50 gezeigt ist, so dass der Fehler E_no2_no, welcher durch irgendeine der obigen Formeln (42-1) bis (42-3) definiert ist, 0 wird. Es sollte angemerkt werden, dass ein herkömmlich bekannter Algorithmus, wie z. B. ein PID-Steuer-/Regelalgorithmus oder Optimalregler als ein Rückkopplungsalgorithmus verwendet werden kann.
  • Als Erstes, wie in der folgenden Formel (45) gezeigt, wird die Summe von dem gegenwärtigen Wert des Fehlers Ex_no2(k) und dem Produkt von einem Konversionsfunktions-Einstellparameter VPOLE(k), welcher zwischen –1 und 0 bestimmt wird, indem eine im Voraus etablierte Tabelle durchsucht wird, und einen vorhergehenden Wert des Fehlers Ex_no2(k – 1) berechnet und dies ist als eine Konversionsfunktion σ(k) definiert. σ(k) = Ex_no2(k) + VPOLE(k)·Ex_no2(k – 1) (45)
  • Beispielsweise, wenn eine Phasenebene definiert wird mit der horizontalen Achse als dem vorhergehenden Wert des Fehlers E_no2_no(k – 1) und der vertikalen Achse als dem gegenwärtigen Wert des Fehlers E_no2_no(k), dann bildet die Kombination des Fehlers E_no2_no(k) und E_no2_no(k – 1), bei welcher die Konversionsfunktion σ(k), welche durch die Formel (45) definiert ist, 0 ist, eine Konversionslinie aus, welche eine Neigung von -VPOLE hat. Zusätzlich wird E_no2_no(k – 1) > E_no2_no(k) etabliert, indem -VPOLE als ein Wert kleiner als 1 und größer als 0 auf dieser Konversionslinie gesetzt wird; daher konvergiert der Fehler E_no2_no zu 0. Mit anderen Worten, ist der Konversionsfunktion-Einstellparameter VPOLE ein Parameter, welcher die Konvergenzeigenschaft des Fehlers E_no2_no spezifiziert.
  • 36 ist eine graphische Darstellung, welche eine Einstelltabelle für den Konversionsfunktion-Einstellparameter VPOLE zeigt.
  • Wie in 36 gezeigt, wird der Konversionsfunktion-Einstellparameter VPOLE in einer annähernd binären Weise zwischen einen hohen Konvergenzwert (z. B. –0,35) und einen niedrigen Konvergenzwert (z. B. –0,95), welcher kleiner als dieser ist, gesetzt, gemäß dem Schätzwert Rscr_no_nox (in einem Fall, dass der Fehler durch die Formel (42-1) definiert ist), dem effektiven NO2-NOx-Verhältnis Eff_no_nox (in einem Fall, dass der Fehler durch die Formel (42-2) definiert ist), oder dem NO2-Überschussmenge-Schätzwert Ex_no2 (in einem Fall, dass der Fehler durch die Formel (42-3) definiert ist).
  • Insbesondere in einem Fall, dass der Schätzwert Rscr_no_nox oder das effektive NO2-NOx-Verhältnis Eff_no_nox zwischen dem Bereich (R_L, R_H) liegt, welcher das Soll-NO2-NOx-Verhältnis Rscr_no_nox_cmd umfasst, wird der Wert des Parameters VPOLE auf den niedrigen Konvergenzwert gesetzt, um eine derartige Steuerung/Regelung durchzuführen, dass der Schätzwert Rscr_no_nox oder das effektive NO2-NOx-Verhältnis Eff_no_nox innerhalb dieses Bereichs (R_L, R_H) driftet. Dann wird in einem Fall, dass der Schätzwert Rscr_no_nox oder das effektive NO2-NOx-Verhältnis Eff_no_nox außerhalb des Bereichs (R_L, R_H) liegt, der Wert des Parameters VPOLE so eingestellt, dass er unverzüglich dem hohen Konvergenzwert entspricht, begleitend ein Abweichen von dem Bereich (R_L, R_H), wodurch der Schätzwert Rscr_no_nox oder das effektive NO2-NOx-Verhältnis Eff_no_nox dazu gebracht wird, unverzüglich zu dem Soll-NO2-NOx-Verhältnis Rscr_no_nox_cmd zu konvergieren.
  • Zusätzlich, in einem Fall, in welchem der NO2-Überschussmenge-Schätzwert Ex_no2 in ähnlicher Weise innerhalb des Bereichs (R_Ex_L, R_Ex_H) liegt, welcher 0 umfasst, wird der Wert von dem Parameter VPOLE auf den niedrigen Konvergenzwert gesetzt und in dem Fall, dass er außerhalb des Bereichs (R_Ex_L, R_Ex_H) liegt, wird der Wert von dem Parameter VPOLE so eingestellt, dass er unverzüglich mit dem hohen Konvergenzwert übereinstimmt, begleitend eine Abweichung von dem Bereich (R_Ex_L, R_Ex_H).
  • Hier wird die Untergrenze R_L (oder R_Ex_L) von dem Bereich, welcher dem Parameter VPOLE auf den niedrigen Konvergenzwert setzt, vorzugsweise auf einen Wert eingestellt, welcher näher zu dem Sollwert Rscr_no_nox_cmd (oder 0) liegt als die Obergrenze R_H (oder R_Ex_H), wie in 36 gezeigt. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Abnahme der NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator in dem Fall größer ist, dass das NO2-NOx-Verhältnis kleiner als der Optimalwert ist, als in einem Fall, in welchem sie größer ist.
  • Als Nächstes, wie in der folgenden Formel (46) gezeigt, wird ein vorläufiger Wert von dem EGR-Korrekturbetrag Kegr_scr_tmp' berechnet durch die Summe von einer Erreichungsgesetz-Eingabe Urch und einer Adaptives-Gesetz-Eingabe Uadp. Kegr_scr_temp'(k) = Urch(k) + Uadp(k) (46)
  • In der obigen Formel (46) ist die Erreichungsgesetz-Eingabe Urch eine Eingabe, um die Abweichungszustandsgröße auf der Konversionslinie anzuordnen, und wird berechnet, indem eine vorbestimmte Rückkopplungsverstärkung Krch mit der. Konversionsfunktion σ multipliziert wird, wie in der folgenden Formel (47) gezeigt. Urch(k) = Krch·σ(k) (47)
  • Zusätzlich ist in der obigen Formel (46) die Adaptives-Gesetz-Eingabe Uadp eine Eingabe, um den Einfluss eines Modellierungsfehlers und einer Störung zu unterdrücken und ordnet die Abweichungszustandsgröße auf der Konversionslinie an, und wird berechnet durch die Summe von einem vorhergehenden Wert von der Adaptives-Gesetz-Eingabe Uadp(k – 1) und dem Produkt von der Konversionsfunktion σ und einer vorbestimmten Rückkopplungsverstärkung Kadp. Uadp(k) = Uadp(k – 1) + Kadp·σ(k) (48)
  • Als Nächstes wird der vorläufige Wert von dem EGR-Korrekturbetrag Kegr_scr_temp', welcher gemäß der obigen Formel (46) berechnet wird, zwischen der Obergrenze 1 und der Untergrenze 0 begrenzt, wie in der folgenden Formel (49) gezeigt.
    Figure 01320001
  • Dann wird der EGR-Korrekturbetrag Kegr_scr gemäß dem so begrenzten vorläufigen Wert Kegr_scr_temp bestimmt, wie in der folgenden Formel (50) gezeigt. Es sollte angemerkt werden, dass in dem Fall, dass ein Zeitpunkt eines hohen Abgasvolumens vorliegt, in welchem der Schätzwert Gex von dem Abgasvolumen größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Gex_H ist, und man annimmt, dass die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF ohne spezielle Steuerung/Regelung abnimmt; daher, in ähnlicher Weise zu dem in der ersten Ausführungsform erläuterten NO2-Erzeugung-Vorrangmodus, der EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_scr zwangsweise auf „1” gesetzt wird.
    Figure 01320002
  • Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus
  • Zurück auf 31 Bezug nehmend, berechnet die Steuer-/Regeleinrichtung 31D den Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD, welcher den Grad einer Degradation des selektiven Reduktionskatalysators anzeigt, in dem Katalysatordegradation-Bestimmungsmodus.
  • Anders ausgedrückt, wenn das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas kontinuierlich dazu gebracht wird abzunehmen oder anzusteigen, wird der oben erwähnte Katalysatordegradation-Bestimmungswert DET_SCR_AGD basierend auf einer Zeiteinteilung berechnet, bei welcher der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den vorbestimmten Degradationsbestimmungs-Schwellenwert Vno2_th gefallen ist oder diesen überschritten hat.
  • Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus
  • In dem Kraftstoffverbrauch-Vorrangmodus setzt die Steuer-/Regeleinrichtung 31 D den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_scr auf einen vorbestimmten Kraftstoff-Verbrauch-EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_no2_opt, in ähnlicher Weise zu der obigen Formel (17).
  • NO2-Erzeugung-Vorrangmodus
  • In dem NO2-Erzeugung-Vorrangmodus setzt die Steuer-/Regeleinrichtung 31D den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_scr auf „1” in ähnlicher Weise zu der obigen Formel (18).
  • Da die spezielle Sequenz dieser Modi, die vorbestimmten Zeiten zur Durchführung jedes Modus usw. dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind, sollte angemerkt werden, dass detaillierte Erläuterungen davon weggelassen werden.
  • Der Modellmodifizierer 36D berechnet einen Modifizierungsfaktor Kmod_no2, um den Schätzwert NO2_csf_hat, NO_csf_hat, Rscr_no_nox zu modifizieren, welche in der oben erwähnten NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit 35D berechnet werden, basierend auf dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, welcher auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen ist.
  • Der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 modifiziert den Schätzwert NO2_csf_hat wie auch den Schätzwert Rscr_no_nox, indem vormodifizierte Kennfeldwerte (Kno_no2_tdoc·Rox_no_no2_bs·NOx_eng_hat) multipliziert werden, wie auf der rechten Seite von der obigen Formel (39) gezeigt. Daher wird der Schätzwert Rscr_no_nox zu einem größeren Wert (NO2-Überschussseite) modifiziert, wenn der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 ansteigt, und wird zu einem kleineren Wert (NO-Überschussseite) modifiziert, wenn der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 abnimmt.
  • Wenn die Steuer-/Regeleinrichtung 31D dazu gebracht wird, in dem vorangehend erwähnten derartigen Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus zu arbeiten, wird der Schätzwert Rscr_no_nox idealerweise bei dem Sollwert Rscr_no_nox_cmd gehalten, und die NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator wird in einem Maximalzustand gehalten; daher ist die zu der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegebene NO2-Menge ziemlich klein.
  • Daher wird ein Fall, dass der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor, welcher auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen ist, den vorbestimmten Schwellenwert Vno2_th überschreitet, d. h. in einem Fall, in dem man in der Lage ist, zu bestimmen, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas NO2-überschüssig ist, als ein Fall angesehen, in dem der Schätzwert Rscr_no_nox als größer als das tatsächliche NO2-NOx-Verhältnis geschätzt wird, oder der Sollwert Rscr_no_nox_cmd auf einen Wert gesetzt ist, der größer als der tatsächliche Optimalwert ist.
  • Im umgekehrten Fall wird ein Fall, dass der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der Schwellenwert Vno2_th ist, d. h. ein Fall, in dem man in der Lage ist zu bestimmen, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas N-überschüssig ist, als ein Fall angesehen, in dem der Schätzwert Rscr_no_nox als kleiner als das tatsächliche NO2-NOx-Verhältnis geschätzt wird, oder der Sollwert Rscr_no_nox_cmd auf einen Wert größer als der tatsächliche Optimalwert gesetzt ist.
  • Es sollte angemerkt werden, dass eine Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF als Beispiel dienen kann für die Hauptursache dafür, dass beispielsweise der Schätzwert Rscr_no_nox als ein von dem tatsächlichen NO2-NOx-Verhältnis verschiedener Wert geschätzt wird. Zusätzlich kann das Anhaften, der Zustrom usw. von HC in den selektiven Reduktionskatalysator als Beispiel dienen für die Hauptursache dafür, dass der Sollwert Rscr_no_nox_cmd als ein von dem tatsächlichen Optimalwert verschiedener Wert geschätzt wird.
  • Daher, um eine Verschiebung in dem oben erwähnten derartigen Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus zu beseitigen, in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den Schwellenwert Vno2_th überschreitet, wird der Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der zunehmenden Seite modifiziert, indem bewirkt wird, dass der Wert von dem Modifizierungsfaktor Kmod_no2 ansteigt, und umgekehrt wird in einem Fall, dass der Ausgabewert Vno2 nicht größer als der Schwellenwert Vno2_th ist, der Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der abnehmenden Seite modifiziert, indem bewirkt wird, dass der Wert von dem Modifizierungsfaktor Kmod_no2 abnimmt.
  • Insbesondere wird der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 basierend auf den folgenden Formeln (51) bis (53) bestimmt.
  • Als Erstes wird die Ausgabeabweichung DVno2 bestimmt, indem der vorbestimmte Schwellenwert Vno2_th von dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor subtrahiert wird, gemäß der folgenden Formel (51). Es sollte angemerkt werden, da die Bedeutung dieser Ausgabeabweichung DVno2 unter Bezugnahme auf 6 in der obigen ersten Ausführungsform erläutert wurde, eine detaillierte Erläuterung derselben hier weggelassen wird.
    Figure 01350001
  • Als Nächstes wird ein Aktualisierungswen Dkmod von dem Modifizierungsfaktor Kmod_no2 bestimmt, wie in der folgenden Formel (52) gezeigt, der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 wird durch den so bestimmten Aktualisierungswert Dkmod aktualisiert, wie in der folgenden Formel (53) gezeigt, und dies wird als ein vorläufiger Wert Kmod_no2_temp von dem Modifizierungsfaktor definiert. Ferner wird der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 bestimmt, indem dieser vorläufige Wert Kmod_no2_temp zwischen der Obergrenze 1 und der Untergrenze 0 begrenzt wird, wie in der folgenden Formel (54) gezeigt.
    Figure 01360001
  • Da der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 dazu gebracht wird, in einem Fall abzunehmen, dass der Ausgabewert Vno2 nicht größer als der Schwellenwert Vno2_th ist, wie oben beschrieben, wird ein Aktualisierungswert Dkmod_ng, wenn ohne NO2-Erfassung, auf einen negativen Wert in der obigen Formel (52) gesetzt. Zusätzlich, da der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 dazu gebracht wird, in einem Fall anzusteigen, in welchem der Ausgabewert Vno2 größer als der Schwellenwert Vno2_th ist, wird der Aktualisierungswert Dkmod_po_L während einer NO2-Erfassung auf einen positiven Wert in der obigen Formel (52) gesetzt.
  • Ferner ist in der obigen Formel (52) ein Anfangswert Dkmod_po_H von dem Aktualisierungswert während einer NO2-Erfassung, welcher nur dann verwendet wird, wenn der Ausgabewert Vno2 den Schwellenwert Vno2_th überschreitet, auf einen positiven Wert gesetzt, welcher ausreichend größer ist als der oben erwähnte Aktualisierungswert Dkmod_po_L während einer NO2-Erfassung. Dies dient dazu, zu verhindern, dass die NO2-Reinigungsrate sich vorübergehend verschlechtert, wenn bewirkt wird, dass sich der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 verändert, wie unter Bezugnahme auf 9 in der ersten Ausführungsform erläutert.
  • 37 stellt Zeitdiagramme bereit, welche die Änderung in dem Modifikationsfaktor Kmod_no2 zeigen, welcher durch einen Modellmodifizierer wie den vorangehend beschriebenen bestimmt wird.
  • Während der Zeit t1 bis t2 ist der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor nicht größer als der Schwellenwert Vno2_th. In diesem Fall nimmt der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 durch den negativen Aktualisierungswert Dkmod_ng, welcher durch die Formel (52) definiert wird, zu der Untergrenze 0 hin inkrementell ab. Der Schätzwert NO2_csf_hat wird dadurch zu der abnehmenden Seite hin derart modifiziert, dass er von dem vormodifizierten Kennfeldwert Kno_no2_tdoc·Rox_no_no2_bs·NOx_eng_hat durch den Modifizierungsfaktor Kmod_no2 abnimmt (unter Verweis auf die Formel (39)).
  • Als Nächstes überschreitet zur Zeit t2 der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den Schwellenwert Vno2_th. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 durch den Anfangswert Dkmod_po_H von dem durch die Formel (52) gesetzten Aktualisierungswert zu. Der Schätzwert NO2_csf_hat wird dadurch augenblicklich zu einem größeren Wert verändert, um sich dem vormodifizierten Kennfeldwert anzunähern. Nachfolgend steigt von der Zeit t2 bis zur Zeit t3, wenn der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor unter den Schwellenwert Vno2_th fällt, der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 durch den positiven Aktualisierungswert Dkmod_po_L inkrementell an. Der Schätzwert NO2_csf_hat wird dadurch zu der zunehmenden Seite hin modifiziert, um sich dem vormodifizierten Kennfeldwert anzunähern.
  • Als Nächstes werden die Effekte von dem Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus nochmal betrachtet, während auf die in den 38 bis 43 gezeigten Simulationsergebnisse Bezug genommen wird.
  • 38 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als neue Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus und der Modellmodifizierer als inaktiv gesetzt sind. Hier verweist das Setzen des Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus auf inaktiv insbesondere auf einen Fall, in dem der EGR-Korrekturkoeffizient zwangsweise kontinuierlich auf „1” gesetzt wird, und den Modellmodifizierer auf inaktiv zu setzen, verweist auf einen Fall, in dem der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 zwangsweise kontinuierlich auf „1” gesetzt wird.
  • 39 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als neue Artikel definiert sind und es dem Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelrodus erlaubt ist zu arbeiten, während der Modellmodifizierer auf inaktiv gesetzt ist.
  • 40 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als neue Artikel definiert sind und es erlaubt ist, dass sowohl der Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus als auch der Modellmodifizierer arbeiten.
  • 41 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als degradierte Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus und der Modellmodifizierer auf inaktiv gesetzt sind.
  • 42 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als degradierte Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus arbeiten darf, während der Modellmodifizierer auf inaktiv gesetzt ist.
  • 43 zeigt die Simulationsergebnisse in einem Fall, dass der Oxidationskatalysator und der CSF als degradierte Artikel definiert sind und der Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus und der Modellmodifizierer arbeiten dürfen.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die durch die dünne Linie in dem Feld von dem NO2-NOx-Verhältnis in 38 bis 43 angegebenen Werte das effektive NO2-NOx-Verhältnis in dem selektiven Reduktionskatalysator ist, welches erhalten wird, indem der NO- und NO2-Speichereffekt von dem selektiven Reduktionskatalysator berücksichtigt werden und ein berechneter Wert ist, welcher aus dem Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis erhalten wird.
  • Wenn der Oxidationskatalysator und der CSF als neue Artikel gesetzt sind, ist die NO2-Erzeugungseffizienz von diesen Katalysatoren hoch; daher wird das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas etwas NO2-überschüssig sein, wie in 38 gezeigt. Als Ergebnis, obwohl die NO-Reinigungsrate hoch gehalten wird, wird die NO2-Reinigungsrate abnehmen und die Menge an NO2, welche zu der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator abgegeben wird, wird zunehmen.
  • Basierend auf den in 38 gezeigten Ergebnissen, wenn nur der Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus arbeiten darf, wird die Soll-EGR-Menge Gegr_cmd auf einen kleineren Wert als den Kennfeldwert Gegr_map gesetzt, wodurch die NOx-Zufuhrmenge größer wird als während einer Inaktivierung des Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus, wie in 39 gezeigt; da jedoch das NO2-NOx-Verhältnis auf einen geeigneten Wert von einem leichten NO2-Überschusszustand gesteuert/geregelt wird, werden sowohl die NO-Reinigungsrate als auch die NO2-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator als Ergebnis hoch gehalten.
  • Basierend auf den in 39 gezeigten Ergebnissen, wenn der Modellmodifizierer darüber hinaus arbeiten darf, verschlechtert sich die NO2-Reinigungsrate etwas, wie in 40 gezeigt. Der Grund hierfür liegt darin, dass ein NO2-Überschusszustand periodisch erzeugt wird, indem kontinuierlich bewirkt wird, dass der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 abnimmt, bis der Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor den Schwellenwert Vno2_th übersteigt, mit dem oben erwähnten Modellmodifizierer. Auf diese Weise, wenn der Modellmodifizierer in einem Zustand arbeiten darf, in welchem der Oxidationskatalysator und der CSF nicht degradiert sind, nimmt die NO2-Reinigungsrate stärker ab als in einem Fall, in dem er nicht arbeiten darf; jedoch geht man davon aus, dass er innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegt, aufgrund der Tatsache, dass er im Vergleich zu den Ergebnissen der 38, auf einem ausreichend großen Wert gehalten wird.
  • Als Nächstes, wenn der Oxidationskatalysator und der CSF als degradierte Artikel definiert werden, nimmt die NO2-Erzeugungseffizienz von diesen Katalysatoren im Vergleich zu dem in 38 gezeigten Beispiel ab und das NO2-NOx-Verhältnis wird auf einem geeigneten Wert gehalten, und als Ergebnis davon wird die NO2-Reinigungsrate vergleichsweise hoch gehalten.
  • Basierend auf den in 41 gezeigten Ergebnissen, wenn nur der Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus arbeiten darf, wird das NO2-NOx-Verhältnis auf einen stabilen Zustand mit kleinen Fluktuationen gesteuert/geregelt, wie in 42 gezeigt; jedoch wird aufgrund der Tatsache, dass der Modellmodifizierer nicht arbeiten darf, nicht rückgemeldet/rückgekoppelt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem der Oxidationskatalysator und der CSF degradiert sind, und als Ergebnis davon wird der Schätzwert von dem NO2-NO-Verhältnis ein kleinerer Wert als das tatsächliche NO2-NO-Verhältnis. Als Ergebnis wird NO-überschüssiges Abgas in den selektiven Reduktionskatalysator strömen und die NO-Reinigungsrate wird drastisch abnehmen.
  • Basierend auf den in 41 gezeigten Ergebnissen, wenn ferner dem Modellmodifizierer erlaubt wird zu arbeiten, verändert sich der Wert von dem Modifizierungsfaktor Kmod_no2 von dem Anfangswert von 1 zu der Umgebung von 0, wie in 43 gezeigt, und der Schätzwert Rscr_no_nox wird auf einen geeigneten Wert gemäß dem Grad einer Degradation des Oxidationskatalysators und des CSF modifiziert; daher wird das NO2-NOx-Verhältnis bei einem geeigneten Wert gehalten, und als Ergebnis davon werden sowohl die NO-Reinigungsrate als auch die NO2-Reinigungsrate hoch gehalten.
  • Die Effektivität, dass dem Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus und dem Modellmodifizierer ermöglicht wird, zu arbeiten, wurde basierend auf dem Obigen verifiziert.
  • In dem Vorangehenden verwendet die vorliegende Erfindung den EGR-Korrekturkoeffizienten Kegr_scr, welcher ein Korrekturwert für den Kennfeldwert Gegr_map von der Soll-EGR-Menge Gegr_cmd ist, als einen Parameter, um zu bewirken, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas sich verändert, und dieser EGR-Korrekturkoeffizient Kegr_scr wird von der Vorwärtskopplung-NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung 31D bestimmt, in ähnlicher Weise zu den ersten und vierten Ausführungsformen; jedoch ist er nicht darauf beschränkt.
  • Beispielsweise, in ähnlicher Weise zu den zweiten und fünften Ausführungsformen kann er derart konfiguriert sein, dass er den Korrekturwert Daf_no2 für den Sollwert AF_cmd von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Motor von einem Referenzwert AF_map, als den Parameter verwendet, um zu bewirken, dass sich das NO2-NOx von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas verändert, und diesen Korrekturwert Daf_no2 basierend auf einem ähnlichen Algorithmus zu der vorliegenden Ausführungsform bestimmt.
  • Zusätzlich, in ähnlicher Weise zu den dritten und sechsten Ausführungsformen, kann er beispielsweise derart konfiguriert sein, dass er den Korrekturwert Dt_no2 für den Sollwert Tdoc_cmd von der Temperatur des Oxidationskatalysators und des CSF von dem Referenzwert Tdoc_scr_opt verwendet, und diesen Korrekturwert Dt_no2 basierend auf einem ähnlichen Algorithmus zu der vorliegenden Ausführungsform bestimmt.
  • Darüber hinaus, obwohl die vorliegende Ausführungsform die Schätzwerte NO2_csf_hat, NO_csf_hat, Rscr_no_nox modifiziert, indem der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 mit dem vormodifizierten Kennfeldwert multipliziert wird, wie in der Formel (39) gezeigt, um auf diese Weise eine Verschiebung in dem Vorwärtskopplung-Steuer-/Regelmodus zu beseitigen, ist er nicht darauf beschränkt. Wie vorangehend beschrieben, zusätzlich zu dem Schätzwert Rscr_no_nox, kann sich auch der Sollwert Rscr_no_nox_cmd von dem gegenwärtigen Optimalwert verändern. Daher wird derselbe Effekt ausgeübt, selbst wenn der Sollwert Rscr_no_nox_cmd mit dem Modifizierungsfaktor Kmod_no2 modifiziert wird anstelle, dass der Schätzwert NO2_csf_hat in der obigen Weise modifiziert wird.
  • Erstes modifiziertes Beispiel der siebten Ausführungsform
  • Als Nächstes wird ein erstes modifiziertes Beispiel der obigen siebten Ausführungsform erläutert.
  • In der obigen siebten Ausführungsform werden der NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat, der NO2-NOx-Verhältnis-Schätzwert Rscr_no_nox, der NO2-Menge-Schätzwert NO2_csf_hat und der NO-Menge-Schätzwert NO_csf_hat berechnet, indem ein im Voraus für jeden etabliertes Kennfeld durchsucht wird, in der NOx-Zufuhr-Schätzeinheit und der NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit.
  • Diese Schätzwerte werden in der NOx-Zufuhr-Schätzeinheit und der NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit berechnet unter Verwendung eines neuronalen Netzwerks in dem vorliegenden modifizierten Beispiel. Nachfolgend wird das neuronale Netzwerk, welches in der NOx-Zufuhr-Schätzeinheit und der NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit von dem vorliegenden modifizierten Beispiel konstruiert ist, der Reihe nach erläutert.
  • 44 ist ein Diagramm, welches die neuronales Netzwerk-Struktur von der NOx-Zufuhr-Schätzeinheit zeigt.
  • Dieses neuronale Netzwerk ist konfiguriert, indem eine Mehrzahl von Neuronen verbunden werden, welche gemäß vorbestimmten Funktionen Ausgaben erzeugen und einen Wert Y(k) abhängig von einem Eingabevektor U(k) von m Komponenten ausgibt. Wie in 44 gezeigt, ist dieses neuronale Netzwerk von einem hierarchischen Typ, welcher derart konfiguriert ist, dass er drei Schichten umfasst aus einer Eingabeschicht, welche gebildet ist von einer Anzahl m von Neuronen W1j(j = 1 bis m), einer Zwischenschicht, welche gebildet ist von einer Anzahl m × (n – 1) von Neuronen Wij(i = 2 bis n, j = 1 bis m) und einer Ausgabeschicht, welche von einem Neuron Y gebildet ist.

    Eingabeschicht: W1j(j = 1, 2, ... m)
    Zwischenschicht: Wij(j = 2, 3, ... n, j = 1, 2, ... m)
    Ausgabeschicht: Y
  • Operationen von der Anzahl m von Neuronen W1j(j = 1 bis m) von der Eingabeschicht werden erläutert.
  • Ein Signal T1j(k) wird den Neuronen W1j von der Eingabeschicht eingegeben. Die j-te Komponente Uj(k) von dem Eingabevektor U(k) wird jeweils in diesem Eingabesignal T1j(k) verwendet, wie der folgenden Formel (55) gezeigt. T1j(k) = Uj(k) (j = 1, 2, ..., m) (55)
  • Die Neuronen W1j von der Eingabeschicht werden durch eine vorbestimmte Gewichtung mit der Anzahl m von Neuronen W2j(j = 1 bis m) von der Zwischenschicht verbunden und geben Signale V1j(k) an diese Anzahl m von verbundenen Neuronen W2j aus. Mit anderen Worten, geben diese Neuronen W1j das Signal V1j(k) abhängig von dem Eingangssignal T1j(k) gemäß einer Sigmoid-Funktion f(x) aus, wie in den folgenden Formeln (56) und (57) gezeigt. V1j(k) = f(T1j(k)) (j = 1, 2, ..., m) (56) f(x) = 1 / 1 + exp(–βx) + ε (57)
  • 45 ist eine graphische Darstellung, welche die Sigmoid-Funktion f(x) zeigt. In 45 sind Fälle gezeigt, in welchen ε = 0 und β = 0,5, 1,0, 2,0 und 3,0 in der obigen Formel (57) sind.
  • Der Wertebereich von der Sigmoid-Funktion f(x) wird (ε, ε + 1). Zusätzlich, wie in 45 gezeigt, nähert sich die Sigmoid-Funktion f(x) einer Stufenfunktion an, welche um x = 0 zentriert ist, wenn β erhöht wird.
  • In der obigen Formel (57) bezeichnet der Koeffizient β die Steigungsverstärkung der Sigmoid-Funktion f(x) und der Koeffizient ε bezeichnet den Versatzwert von der Sigmoid-Funktion f(x). Die Steigungsverstärkung β wird durch Lernen des neuronalen Netzwerks eingestellt, wie später beschrieben. Der Versatzwert ε wird durch das Lernen der neuronales Netzwerk-beschriebenen-Schicht gesetzt, oder auf einen vorbestimmten Wert.
  • Als Nächstes werden Operationen von der Anzahl (n – 1) × m von Neuronen Wij (i = 2 bis n, j = 1 bis m) von der Zwischenschicht erläutert.
  • Die Summe von Signalen, zu denen man gelangt, indem vorbestimmte Gewichtungen ωi–1,j(j = 1 bis m) mit der Anzahl m von Signalen Vi–1,j(j = 1 bis m), welche jeweils von den verbundenen Neuronen ausgegeben werden, wird den Neuronen Wij(1 = 2 bis n, j = 1 bis m) von der Zwischenschicht eingegeben. Daher werden Signale Tij(k), wie sie in der folgenden Formel (58) gezeigt sind, den Neuronen Wij von der Zwischenschicht eingegeben.
    Figure 01450001
  • Unter den Neuronen von der Zwischenschicht sind die Neuronen mit Ausnahme der Anzahl m, welche mit der Ausgabeschicht verbunden sind, d. h. die Anzahl (n – 2) × m von Neuronen Wij(i = 2 bis n – 1, j = 1 bis m), durch eine Gewichtung ωij mit der Anzahl m von Neuronen Wi+1,j(j = 1 bis m) von der Zwischenschicht verbunden, und geben Signale Vij(k) zu diesen verbundenen Neuronen W1+i,j aus. Mit anderen Worten, gibt dieses Neuron Wij(i = 2 bis n – 1, j = 1 bis m) ein Signal Vij(k) aus abhängig von dem Eingabesignal Tij(k) zu der Anzahl m von Neuronen W1+i,j gemäß der Sigmoid-Funktion f(x), wie in der folgenden Formel (59) gezeigt. Vij(k) = f(Tij(k)) (i = 2, 3, ..., n – 1, j = 1, 2, ..., m) (59)
  • Zusätzlich ist die Anzahl m von Neuronen Wnj(j = 1 bis m) von der Zwischenschicht durch die Gewichtung ωnj mit dem Neuron Y von der Ausgabeschicht verbunden und geben ein Signal Vnj(k) an dieses Neuron Y von der Ausgabeschicht aus. Mit anderen Worten, geben diese Neuronen Wnj(j = 1 bis m) ein Signal Vnj(k) abhängig von dem Eingangssignal Tnj(k) an das Neuron Y aus, gemäß der Sigmoid-Funktion f(x), wie in der folgenden Formel (60) gezeigt. Vnj(k) = f(Tnj(k)) (j = 1, 2, ..., m) (60)
  • Als Nächstes werden Operationen von dem Neuron Y von der Ausgabeschicht erläutert.
  • Die Summe von Signalen, zu denen man gelangt, indem vorbestimmte Gewichtungen ωnj(j = 1 bis m) mit der Anzahl m von Signalen Vnj(j = 1 bis m) multipliziert werden, welche von den verbundenen Neuronen von der Zwischenschicht ausgegeben werden, wird an das Neuron Y von der Ausgabeschicht ausgegeben. Daher wird ein Signal T(k) wie das in der nachfolgenden Formel (61) gezeigte dem Neuron Y von der Ausgabeschicht eingegeben.
    Figure 01460001
  • Das Neuron Y von der Ausgabeschicht gibt ein Signal Y(k), welches von dem Eingangssignal T(k) abhängig ist, gemäß einer Sigmoid-Funktion g(x) aus, wie in den folgenden Formeln (62) und (63) gezeigt. Y(k) = g(T(k)) (62) g(x) = α / 1 + exp(–γx) + δ (63)
  • Die Sigmoid-Funktion g(x) zeigt qualitativ dasselbe Verhalten wie die oben erwähnte Funktion f(x), welche in 45 gezeigt ist; jedoch unterscheidet sie sich von der Sigmoid-Funktion f(x) in dem Aspekt, dass der Wertebereich (δ, δ + α) ist. In der obigen Formel (63) bezeichnet der Koeffizient γ die Steigungsverstärkung von der Sigmoid-Funktion g(x) und der Koeffizient δ bezeichnet den Versatzwert von der Sigmoid-Funktion g(x). Zusätzlich bezeichnet der Koeffizient α die Ausgabeverstärkung, um den vorhandenen Freiheitsgrad von der Ausgabe des neuronalen Netzwerks einzustellen. Die Steigungsverstärkung γ und die Ausgabeverstärkung α werden durch das Lernen des neuronalen Netzwerks eingestellt, was später beschrieben wird. Der Versatzwert δ wird durch das Lernen des neuronalen Netzwerks eingestellt, was später beschrieben wird, oder wird auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.
  • Die Komponenten von dem Eingabevektor U(k) zu dem neuronalen Netzwerk von der NOx-Zufuhr-Schätzeinheit, welche in der vorangehend erwähnten Weise konfiguriert ist, sind definiert, wie in der folgenden Formel (64) gezeigt. Auf diese Weise umfassen die Komponenten des Eingabevektors U(k) eine Mehrzahl von physikalischen Größen (Motordrehzahl NE, Zylindereinlass-Frischluftmenge Gair, Zylindereinlass-EGR-Menge Gegr, Gesamt-Kraftstoff-Einspritzmenge Gfuel, Nacheinspritzmenge Gpost, Piloteinspritzmenge Gpilot, Nacheinspritz-Zeiteinstellung θpost, Haupteinspritz-Zeiteinstellung θmain, und die Luft-Kraftstoff-Gemisch-Gastemperatur Tair), welche notwendig sind, um die NOx-Zufuhrmenge abzuschätzen. Zusätzlich ist es möglich, die Reproduzierbarkeit des dynamischen Verhaltens von dem Schätzwert während einer Übergangsoperation weiter zu verbessern, durch die Daten, welche mit den verschiedenen unterschiedlichen physikalischen Größen in Beziehung stehen, welche notwendig sind, um die NOx-Zufuhrmenge in dieser Weise abzuschätzen, welche in die Komponenten von dem Eingabevektor U(k) einzubeziehen sind, und auch einschließlich Daten, welche mit den physikalischen Größen zu verschiedenen Zeiten in Beziehung stehen.
    Figure 01470001
  • Hier sind die verschiedenen Zeitdaten zur Zeit k und zur Zeit k – 3 für die zwei physikalischen Größen von der Motordrehzahl NE und der Zylindereinlass-Frischluftmenge Gair in dem vorliegenden modifizierten Beispiel enthalten, wie in der obigen Formel (64) gezeigt. In dem Fall, dass unterschiedliche Zeitdaten für spezielle physikalische Größen in dieser Weise enthalten sind, ist es möglich, den Gegenstand von eingegebenen Daten, welche Daten sind, die mit einem Übergangszustand in Beziehung stehen, welcher von dem neuronalen Netzwerk zu erkennen ist, indem in einem Eingabevektor die Daten von Zeiten umfasst werden, welche in einem Ausmaß getrennt sind, von dem man annimmt, dass klar unterschiedliche Werte erreicht werden. Ferner ist es möglich, die Berechnungslast zu reduzieren, indem die aufeinanderfolgenden Zeitdaten von der Zeit k – 1 und der Zeit k – 2 ausgedünnt werden, wie in der obigen Formel (64) gezeigt. Zusätzlich können Daten von verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeiten mit einer kleinen Differenz enthalten sein und im Gegenzug kann die Lerngenauigkeit abnehmen; jedoch kann verhindert werden, dass es eine solche Abnahme der Lerngenauigkeit gibt, indem Daten verwendet werden, die auf ein moderates Zeitintervall ausgedünnt sind, wie in der obigen Formel (64).
  • Ferner wird ein Lernen, wie das nachstehend gezeigte, in dem neuronalen Netzwerk durchgeführt, um die Ausgabe Y(k) von dem neuronalen Netzwerk relativ zu einem solchen Eingabevektor U(k) auf den Schätzwert NOx_eng_hat von der Nox-Zufuhrmenge einzustellen, wie in der folgenden Formel (65) gezeigt. NOx_eng_hat(k) = Y(k) (65)
  • Als Erstes wird durch einen Betrieb eines tatsächlich hergestellten Motors und des Abgasreinigungssystems davon die Werte von Komponenten von dem Eingabevektor U von der obigen Formel (64) und der Messwert NOx_eng_mg von der NOx-Zufuhrmenge zu dieser Zeit aufgezeichnet, um Lerndaten vorzubereiten. Es sollte bemerkt werden, dass es wünschenswert ist, in solchen Lerndaten nicht nur stationäre Daten eizubeziehen, sondern auch Übergangsdaten davon, wenn der Motor eine vorübergehende Veränderung erfährt.
  • Als Nächstes wird das Lernen des neuronalen Netzwerks basierend auf den erlangten Lerndaten durchgeführt. Anders ausgedrückt, werden die verschiedenen Verstärkungen (α, β, γ, δ, ε) von den Funktionen f(x) und g(x) von den Neuronen eingestellt, wie auch die Gewichtungen ωij(i = 1 bis n, j = 1 bis m), welche die Stärke der Verbindung von jedem Neuron anzeigen, durch einen herkömmlichen bekannten Algorithmus, wie z. B. das Propagierungsverfahren, GA (genetischer Algorithmus) und Fehlerquadratmethode, um den Schätzfehler Enn (= NOx_eng_hat(k) – NOx_eng_mg(k)) zu minimieren, welcher durch die Abweichung zwischen der Ausgabe NOx_eng_hat von dem neuronalen Netzwerk definiert ist, wenn die Lerndaten und der oben erwähnte Messwert NOx_eng_mg eingegeben werden.
  • Obwohl die Konfiguration von dem neuronalen Netzwerk, welches nur den Schätzwert NOx_eng_hat von der NOx-Zufuhrmenge berechnet, ohne zwischen NO und NO2 zu differenzieren, in der obigen Erläuterung erklärt wird, sollte angemerkt werden, dass sie nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise können zwei neuronale Netzwerke, um die NO-Zufuhrmenge und die NO2-Zufuhrmenge unabhängig zu berechnen, konstruiert sein, um zwischen NO und NO2 zu differenzieren.
  • Zusätzlich kann ein neuronales Netzwerk von der NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit, d. h. ein neuronales Netzwerk, welches den Schätzwert von der in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden NO2-Menge berechnet, in ähnlicher Weise zu der oben erwähnten NOx-Zufuhr-Schätzeinheit konstruiert sein. In diesem Fall umfassen die Komponenten von dem Eingabevektor U(k) eine Mehrzahl von physikalischen Größen (Abgasvolumen-Schätzwert Gex, Zylindereinlass-Frischluftmenge Gair, Zylindereinlass-EGR-Menge Gegr, Gesamt-Kraftstoff-Einspritzmenge Gfuel, Nacheinspritzmenge Gpost, Piloteinspritzmenge Gpilot, Nacheinspritz-Zeiteinstellung θpost, Haupteinspritz-Zeiteinstellung θmain, Oxidationskatalysatortemperatur Tdoc und CSF-Rußsammelmenge Ms), welche notwendig sind, um die in den selektiven. Reduktionskatalysator strömende NO2-Zufuhrmenge abzuschätzen, wie in der folgenden Formel (66) gezeigt. Zusätzlich, in ähnlicher Weise zu der obigen Formel (64), ist es wünschenswert, Daten von verschiedenen Zeiten für eine spezielle physikalische Größe zu umfassen, um die Reproduzierbarkeit des Schätzwerts während einer Übergangsoperation zu verbessern. Es sollte angemerkt werden, dass die oben erwähnte CSF-Rußsammelmenge Ms abgeschätzt wird aus der verstrichenen Zeit seit einem vorangehenden CSF-Regenerationsprozess; einer gefahrenen Strecke; einem integrierten Wert des Abgasvolumens; einem integrierten Wert der Schätzwerte, welche aus der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet werden, indem ein Rußabgabemenge-Kennfeld durchsucht wird; einem integrierten Wert einer Betriebsenergie; usw.
    Figure 01500001
  • Da die Sauerstoffkonzentration von Abgas einen größeren Einfluss auf die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF hat, ist es wünschenswert, dass mit der Sauerstoffkonzentration von dem Abgas in Beziehung stehende Parameter, wie z. B. die Zylindereinlass-Frischluftmenge Gair, Zylindereinlass-EGR-Menge Gegr und Gesamt-Kraftstoff-Einspritzmenge Gfuel in der Eingabe von dem neuronalen Netzwerk enthalten sind, um den Schätzwert von der in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden NO2-Menge und den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu berechnen. Zusätzlich, da die unverbrannte HC-Menge, welche in den Oxidationskatalysator und den CSF strömt, und die Rußansammelmenge von dem CSF einen großen Einfluss auf die NO2-Erzeugungseffizienz von dem Oxidationskatalysator und dem CSF haben, ist es wünschenswert, dass Parameter, welche mit der unverbrannten HC-Menge von dem Abgas in Beziehung stehen, wie z. B. die Gesamt-Kraftstoff-Einspritzmenge Gfuel, Nacheinspritzmenge Gpost, Piloteinspritzmenge Gpilot, Nacheinspritz-Zeiteinstellung θpost, Haupteinspritz-Zeiteinstellung θmain, welche mit der oben erwähnten unverbrannten HC-Menge in Beziehung stehen, in der Eingabe zu dem oben erwähnten neuronalen Netzwerk enthalten sind.
  • Ferner, in ähnlicher Weise zu der obigen Formel (41), wird der Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas berechnet, indem der NO2-Menge-Schätzwert NO2_csf_hat, welcher unter Verwendung des neuronalen Netzwerks berechnet wird, welches wie oben beschrieben konfiguriert ist, durch den NOx-Zufuhrmenge-Schätzwert NOx_eng_hat dividiert wird.
  • Zweites modifiziertes Beispiel der siebten Ausführungsform
  • Als Nächstes wird ein zweites modifiziertes Beispiel der obigen siebten Ausführungsform erläutert.
  • In der obigen siebten Ausführungsform wird der Modifizierungsfaktor Kmod_no2, welcher den Schätzwert NO2_csf_hat, NO_csf_hat und Rscr_no_nox modifiziert, basierend auf dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor berechnet, welcher auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen ist. Der Modellmodifizierer bestimmt die Verschiebung zwischen dem Schatzwert Rscr_no_nox oder dem Sollwert Rscr_no_nox_cmd davon und dem gegenwärtigen Wert gemäß dem Ausgabewert Vno2 von dem NO2-Sensor und der Modifizierungsfaktor Kmod_no2 wird dazu gebracht anzusteigen oder abzunehmen, um diese Verschiebung zu beseitigen.
  • Basierend auf dem erfassten Wert Vno von einem NO-Sensor, welcher auf der stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator vorgesehen ist (derselbe wie der NO-Sensor 43 in der vierten Ausführungsform) berechnet der Modellmodifizierer von dem vorliegenden modifizierten Beispiel. den Modifizierungsfaktor Kmod_no, welcher den Schätzwert NO2_csf_hat modifiziert, durch Multiplizieren mit einem vormodifizierten Kennfeldwert, in ähnlicher Weise zu dem Modifizierungsfaktor Kmod_no2 in der obigen Formel (39).
  • Ein Fall, dass der Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor den Schwellenwert Vno_th überschreitet, d. h. ein Fall, in dem man in der Lage ist zu bestimmen, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas in einem NO-Überschusszustand ist, wird als ein Fall angesehen, dass der Schätzwert Rscr_no_nox als kleiner als das tatsächliche NO2-NOx-Verhältnis geschätzt wird, oder der Sollwert Rscr_no_nox_cmd auf einen Wert gesetzt wird, welcher kleiner als der tatsächliche Optimalwert ist. Daher modifiziert in diesem Fall der Modellmodifizierer den Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der abnehmenden Seite, indem bewirkt wird, dass der Wert von dem Modifizierungsfaktor Kmod_no abnimmt.
  • Zusätzlich wird ein Fall, in dem der Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor nicht größer als der Schwellenwert Vno_th ist, d. h. ein Fall, in dem man in der Lage ist zu bestimmen, dass das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas in einem NO2-Überschusszustand ist, als ein Fall angesehen, dass der Schätzwert Rscr_no_nox als größer als das tatsächliche NO2-NOx-Verhältnis geschätzt wird oder dass der Sollwert Rscr_no_nox_cmd auf einen Wert gesetzt wird, welcher größer als der tatsächliche Optimalwert ist. Daher modifiziert in diesem Fall der Modellmodifizierer den Schätzwert Rscr_no_nox von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der ansteigenden Seite, indem bewirkt wird, dass der Wert von dem Modifizierungsfaktor Kmod_no zunimmt.
  • Der arithmetische Ausdruck, um den Modifizierungsfaktor Kmod_no zu bestimmen, welcher das obige derartige Verhalten zeigt, kann konfiguriert werden, indem die. Ausgabeabweichung DVno in ähnlicher Weise zu der obigen Formel (51) für den Ausgabewert Vno von dem NO-Sensor und den Schwellenwert Vno_th definiert wird und dann das Vorzeichen der Verstärkung (Dkmod_po_H, Dkmod_po_L, Dkmod_ng) umgekehrt wird, um den Modifizierungsfaktor Kmod_no in den obigen Formeln (52) bis (54) zu aktualisieren; daher wird eine detailliertere Erläuterung zusätzlich dazu hier weggelassen.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Modifikationen daran möglich sind.
  • Beispielsweise, um das NO2-NOx-Verhältnis von dem in den selektiven Reduktionskatalysator strömenden Abgas einzustellen, verändern die ersten und vierten Ausführungsformen die EGR-Menge (EGR-Verfahren), die zweiten und fünften Ausführungsformen verändern das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch (AF-Verfahren) und die dritten und sechsten Ausführungsformen verändern die Temperatur von dem Oxidationskatalysator (Temperatureinstellverfahren).
  • Die vorliegende Erfindung führt nicht nur dieses EGR-Verfahren, AF-Verfahren und Temperatureinstellverfahren individuell durch, sondern kann diese auch kombinieren.
  • In dem Fall eines Benzinmotors neigt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch dazu, sich extensiv zu verändern im Vergleich zu einem Dieselmotor; daher ist eine Anwendung des AF-Verfahrens vorzuziehen, und in dem Fall eines Dieselmotors ist eine Anwendung des Temperatureinstellverfahrens und des EGR-Verfahrens vorzuziehen.
  • Zusätzlich stellt das Temperatureinstellverfahren das NO2-NOx-Verhältnis ein, indem die Temperatur von dem Oxidationskatalysator verändert wird; da jedoch Zeit erforderlich ist, damit sich die Temperatur von dem Oxidationskatalysator in der Abgasrohrleitung verändert, wird die Änderung des NO2-NOx-Verhältnisses im Vergleich zu den anderen, z. B. dem EGR-Verfahren und dem AF-Verfahren, verzögert. Daher wird das Temperatureinstellverfahren vorzugsweise in Kombination mit den anderen, d. h. dem EGR-Verfahren oder AF-Verfahren, durchgeführt.
  • In den oben erwähnten Ausführungsformen ist der Oxidationskatalysator 21 unmittelbar hinter dem Motor 1 vorgesehen und der CSF 22, welcher sowohl eine Rußsammelfunktion als auch eine Oxidationsfunktion für CO, HC, NO usw. hat, ist ferner auf einer stromabwärtigen Seite davon vorgesehen; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein Filter, welcher nur eine Rußsammelfunktion ohne eine Oxidationsfunktion hat, ein Oxidationskatalysator, welcher nur eine Oxidationsfunktion ohne eine Rußsammelfunktion hat, oder dergleichen können anstelle eines solchen CSF 22 verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1A, 1B, 1C
    Motor (Verbrennungsmotor)
    2, 2A, 2B, 2C
    Abgasreinigungssystem (Abgasreinigungssystem)
    3, 3A, 3B, 3C, 3D
    ECU (Steuer-/Regelmittel)
    31D
    Vorwärtskopplungs-NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung(NO2NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung)
    34D
    NOx-Zufuhr-Schätzeinheit (Schätzmittel)
    35D
    NO2-NOx-Verhältnis-Schätzeinheit (Schätzmittel)
    36D
    Modellmodifizierer (Modifizierungsmittel)
    11
    Abgasrohrleitung (Abgaskanal)
    21
    Oxidationskatalysator (Oxidationskatalysator)
    22
    CSF (Oxidationskatalysator)
    23
    selektiver Reduktionskatalysator (selektiver Reduktionskatalysator)
    43
    NO2-Sensor (NO2-Erfassungsmittel)
    43C
    NO-Sensor (NO-Erfassungsmittel)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • WO 2008/57628 [0185]

Claims (10)

  1. Abgasreinigungssystem (2, 2A, 2B, 2C) für einen Verbrennungsmotor (1, 1A, 1B, 1C), umfassend einen Oxidationskatalysator (21, 22), welcher in einem Abgaskanal (11) des Verbrennungsmotors (1, 1A, 1B, 1C) vorgesehen ist, und einen selektiven Reduktionskatalysator (23), welcher in dem Abgaskanal (11) weiter stromabwärts als der Oxidationskatalysator (21, 22) vorgesehen ist und selektiv NOx in Abgas reduziert, wobei das Abgasreinigungssystem (2, 2A, 2B, 2C) ferner umfasst: ein Steuer-/Regelmittel (3, 3A, 3B, 3C, 3D), um eine NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung durchzuführen, um ein NO2-NOx-Verhältnis zu steuern/regeln, entsprechend einem Verhältnis von NO2 zu NOx in dem in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömenden Abgas, zu einem Optimalwert hin, um eine NOx-Reinigungsrate von dem selektiven Reduktionskatalysator (23) zu optimieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer-/Regelmittel (3, 3A, 3B, 3C, 3D) eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung verhindert, bis eine vorbestimmte Zeit seit einer Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors (1, 1A, 1B, 1C) verstrichen ist, oder in einem Fall, dass eine Temperatur von einem Abgassystem (2, 2A, 2B, 2C) von dem Verbrennungsmotor kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist, und eine Ausführung der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung erlaubt, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit der Initiierung einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors (1, 1A, 1B, 1C) verstrichen ist, oder in einem Fall, dass die Temperatur von dem Abgassystem (2, 2A, 2B, 2C) von dem Verbrennungsmotor wenigstens eine vorbestimmte Temperatur ist.
  2. Abgasreinigungssystem (2, 2A, 2B) für einen Verbrennungsmotor (1, 1A, 1B) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein NO2-Erfassungsmittel (43) zur Erfassung von NO2 in Abgas in dem Abgaskanal (11) auf einer stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator (23), dadurch gekennzeichnet, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis zu dem Optimalwert hin abnimmt, in einem Fall, dass ein erfasster Wert von dem NO2-Erfassungsmittel (43) größer als ein vorbestimmter Wert ist.
  3. Abgasreinigungssystem (2, 2A, 2B) für einen Verbrennungsmotor (1, 1A, 1B) nach Anspruch 2, ferner umfassend eine EGR-Einrichtung (26), welche einen Teil des durch den Abgaskanal (11) strömenden Abgases zu einem Einlasskanal (12) von dem Verbrennungsmotor (1, 1A, 1B) rezirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass in der NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung das Steuer-/Regelmittel (3, 3A, 3B) bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem Abgas zu dem Optimalwert hin abnimmt: indem eine EGR-Menge verringert wird, entsprechend einer Menge von Abgas, welche durch die EGR-Einrichtung (26) rezirkuliert wird, um zu bewirken, dass eine von dem Verbrennungsmotor (1) abgegebene NO-Menge ansteigt; indem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Verbrennungsmotor (1A) zu einer fetteren Seite hin verändert wird, um zu bewirken, dass eine Sauerstoffkonzentration von dem Abgas abnimmt; indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator (21, 22) innerhalb eines Temperaturbereichs abnimmt, welcher nicht höher als eine Temperatur ist, bei welcher eine NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist; oder indem bewirkt wird, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator (21, 22) innerhalb eines Temperaturbereichs von wenigstens einer Temperatur, bei welcher die NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist, ansteigt.
  4. Abgasreinigungssystem (2, 2A, 2B) für einen Verbrennungsmotor (1, 1A, 1B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, dass der erfasste Wert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel (43) nicht größer als ein vorbestimmter Wert (Vno2_th) ist, die NO2-NOx-Verhältnis-Optimierungssteuerung/-regelung: bewirkt, dass die von dem Verbrennungsmotor (1) abgegebene NO-Menge abnimmt; das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Verbrennungsmotor (1A) derart verändert, dass es sich zu einer magereren Seite hin verändert; bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator (21, 22) innerhalb eines Temperaturbereichs ansteigt, welcher nicht höher als eine Temperatur ist, bei welcher eine NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist; oder bewirkt, dass die Temperatur von dem Oxidationskatalysator (21, 22) innerhalb eines Temperaturbereichs abnimmt, welcher nicht höher als eine Temperatur ist, bei welcher eine NO-Oxidationseffizienz ein Maximum ist.
  5. Abgasreinigungssystem (2) für einen Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein NO2-Erfassungsmittel (43), um NO2 in Abgas in dem Abgaskanal (11) auf einer stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator (23) zu erfassen; ein Schätzmittel (34D, 35D), um einen Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem Abgas zu berechnen; und ein Modifikationsmittel (36D), um den Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis basierend auf einem erfassten Wert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel (43) zu modifizieren, dadurch gekennzeichnet, dass: das Steuer-/Regelmittel (3D) eine NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung (31D) umfasst, welche einen Parameter (Kegr_scr, Dt_no2, Daf_no2) bestimmt, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem Abgas derart fluktuiert, dass der Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der Umgebung von dem Optimalwert (Rscr_no_nox_cmd) konvergiert, und das Modifikationsmittel (36D) den Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis zu einer zunehmenden Seite modifiziert in einem Fall, dass der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel (43) einen vorbestimmten Schwellenwert (Vno2_th) übersteigt, und den Schätzwert (Rscr_no_nox) zu einer abnehmenden Seite hin modifiziert, in einem Fall, dass der Erfassungswert (Vno2) von dem NO2-Erfassungsmittel (43) nicht größer als der Schwellenwert (Vno2_th) ist.
  6. Abgasreinigungssystem (2) für einen Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein NO-Erfassungsmittel (43C), um NO in Abgas in dem Abgaskanal (11) auf einer stromabwärtigen Seite von dem selektiven Reduktionskatalysator (23) zu erfassen; ein Schätzmittel (34D, 35D), um einen Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem Abgas zu berechnen; und ein Modifikationsmittel (36D), um den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis basierend auf einem erfassten Wert (Vno) von dem NO-Erfassungsmittel (43C) zu modifizieren, dadurch gekennzeichnet, dass: das Steuer-/Regelmittel (3D) eine NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung (31D) umfasst, welche einen Parameter bestimmt, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem Abgas derart fluktuiert, dass der Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu der Umgebung von dem Optimalwert konvergiert, und das Modifikationsmittel (36D) den Schätzwert von dem NO2-NOx-Verhältnis zu einer abnehmenden Seite hin modifiziert in einem Fall, dass ein Erfassungswert (Vno) von dem NO-Erfassungsmittel (43C) einen vorbestimmten Schwellenwert (Vno_th) übersteigt, und den Schätzwert zu einer ansteigenden Seite hin modifiziert in einem Fall, dass der Erfassungswert (Vno) von dem NO-Erfassungsmittel (43C) nicht größer als der Schwellenwert (Vno_th) ist.
  7. Abgasreinigungssystem (2) für einen Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung (31D) bewirkt, dass ein Wert (Eff_no_nox), welcher eine Verzögerung/Verschiebung erzeugt in dem Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis, welcher durch das Schätzmittel (34D, 35D) berechnet wird, zu der Umgebung von dem Optimalwert (Rscr_no_nox_cmd) konvergiert.
  8. Abgasreinigungssystem (2) für einen Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzmittel (34D, 35D) den Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem Abgas berechnet, indem ein im Voraus etabliertes Kennfeld durchsucht wird, basierend auf Eingaben, umfassend eine von dem Verbrennungsmotor (1) abgegebene NOx-Menge (NOx_eng_hat) und die Temperatur (Tdoc) von dem Oxidationskatalysator (21, 22).
  9. Abgasreinigungssystem (2) für einen Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass: das Schätzmittel (34D, 35D) den Schätzwert (Rscr_no_nox) von dem NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem Abgas basierend auf einem neuronalen Netzwerk berechnet, welches konfiguriert ist, indem eine Mehrzahl von Neuronen verbunden werden, welche gemäß einer vorbestimmten Funktion Ausgaben erzeugen, und eine Eingabe zu dem neuronalen Netzwerk (U) einen Parameter (Gair, Gegr, Gfuel) umfasst, welcher mit einer Sauerstoffkonzentration von Abgas in Beziehung steht, oder/und einen Parameter (Gfuel, Gpost, Gpilot, θpost, θmain) umfasst, welcher mit einer unverbrannten HC-Menge in Abgas in Beziehung steht, oder/und eine Rußsammelmenge (Ms) auf einem Filter (22) umfasst, welcher im Inneren des Abgaskanals (11) vorgesehen ist.
  10. Abgasreinigungssystem (2) für einen Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, ferner umfassend eine EGR-Einrichtung (26), welche einen Teil von durch den Abgaskanal (11) strömendem Abgas zu einem Einlasskanal (12) des Verbrennungsmotors (1) rezirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass die NO2-NOx-Verhältnis-Steuer-/Regeleinrichtung (31D) als einen Parameter, welcher bewirkt, dass das NO2-NOx-Verhältnis von in den selektiven Reduktionskatalysator (23) strömendem. Abgas fluktuiert, wenigstens einen von den Werten bestimmt: einen Korrekturwert (Kegr_no2) für einen Sollwert (Gegr_cmd) von einer EGR-Menge, entsprechend einer durch die EGR-Einrichtung (26) rezirkulierten Abgasmenge, von einem vorbestimmten Referenzwert (Gegr_map); einen Korrekturwert (Dt_no2) für einen Sollwert (Tdoc_cmd) von der Temperatur von dem Oxidationskatalysator (21, 22), von einem vorbestimmten Referenzwert (Tdoc_scr_opt); und einen Korrekturwert (Daf_no2) für einen Sollwert AF_cmd von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom dem Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Verbrennungsmotor (1), von einem vorbestimmten Referenzwert (AF_map).
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