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Die Erfindung betrifft ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors.
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Ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors mit einem NOx-Umwandlungskatalysator, der in Abgasen enthaltene Stickoxide (NOx) umwandelt, und einem DPF-Katalysator, der Feinstäube in den Abgasen einfängt, ist bekannt. In dem Abgasregelungssystem wird während der Motor in Betrieb ist wässrige Harnstofflösung (d. h. eine wässrige Lösung von Harnstoff) über einen Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus in einen Abgaskanal eingespritzt. Die so eingespritzte wässrige Harnstofflösung wird durch die Hitze der Abgase hydrolysiert, um so Ammonium zu erzeugen. Das so erzeugte Ammonium wird als Reduktionsmittel für NOx dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt. Wie es aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist, werden durch den DPF-Katalysator gefangene Feinstäube verbrannt und entfernt, wenn der Kraftstoff des Motors dem DPF-Katalysator zugeführt wird.
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Ferner ist es bekannt, dass sich der oben beschriebene NOx-Umwandlungskatalysator zum Beispiel durch Hitze verschlechtert und mit fortschreitender Verschlechterung nicht mehr zu einer normalen Umwandlung von NOx in der Lage ist. In diesem Zusammenhang ist es mit zunehmender Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs umso wahrscheinlicher, dass die Verschlechterung eines in einem Abgassystem vorgesehenen Katalysators fortschreitet, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-185321 (
JP 2010-185321 A ) beschrieben ist. Somit können NOx in geeigneter Weise entfernt behandelt werden, wenn die Menge des zu dem NOx-Umwandlungskatalysator geleiteten Reduktionsmittels entsprechend der Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs korrigiert wird.
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Wenn das Fahrzeug in einem Fahrmodus (der nachfolgend als „Kurztrippmodus” bezeichnet ist) fährt, in dem die Fahrstrecke des Fahrzeugs zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Motor gestartet wird, und dem Zeitpunkt, zu dem der Motor gestoppt wird, relativ kurz ist, ist es wahrscheinlich, dass während des Betriebs des Motors die Abgastemperatur zunimmt, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass sich der NOx-Umwandlungskatalysator verschlechtert. Demzufolge unterscheidet sich der NOx-Umwandlungskatalysator in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug oft im Kurztrippmodus fährt oder nicht, selbst wenn die Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs gleich ist. Demzufolge kann es sein, wenn die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels nur in Übereinstimmung mit der Gesamtfahrstrecke korrigiert wird, keine geeignete Menge an Reduktionsmittel, die dem Grad der Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators entspricht, dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt wird und der NOx-Umwandlungswirkungsgrad verringert ist.
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In der
DE 10 2008 049 098 A1 ist ein ”Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator und einem vorgeschalteten oxidationskatalytisch wirksamen Abgasreinigungsbauteil” offenbart, wobei ein Alterungszustand des oxidationskatalytisch wirksamen Abgasreinigungsbauteils ermittelt wird.
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In der
DE 10 2008 062 058 A1 ist ein ”Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine” offenbart, wobei ein Abgasstrang der Brennkraftmaschine im Rahmen einer Schadstoffreduzierung stromauf eines Abgasnachbehandlungselements während eines Regenerationsbetriebs zu definierten Zeiten eine definierte Menge eines Reduktionsmittels zugeführt wird.
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Die Erfindung betrifft ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors, in dem eine geeignete Menge eines Reduktionsmittels, die dem Grad der Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators entspricht, zu dem NOx-Umwandlungskatalysator geleitet werden kann.
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Nachfolgend ist die Anordnung der Erfindung und deren Wirkungsweise und Effekt beschrieben. Es ist zu beachten, dass sich die Ausdrücke „strömungsaufwärts” und „strömungsabwärts”, die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, auf die Strömungsrichtung von Abgasen in einem Abgassystem beziehen.
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Ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung (Anspruch 1) umfasst einen NOx-Umwandlungskatalysator, der in einem Abgaskanal angeordnet und dazu ausgelegt ist, NOx mit einem zu dem NOx-Umwandlungskatalysator geleiteten Reduktionsmittels umzuwandeln, ein Abgasnachbehandlungselement, zu dem ein Kraftstoff des Motors geleitet wird und das strömungsaufwärts des NOx-Umwandlungskatalysators in dem Abgaskanal angeordnet ist, und einen Regler oder Kontroller, der einen Prozess zur Berechnung einer Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels durchführt. Der Regler korrigiert die Zuleitungsmenge (a) entsprechend einer Gesamtfahrstrecke eines Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor eingebaut ist, (b) entsprechend einem Betrag einer Temperaturerhöhung des Abgasnachbehandlungselements, wenn dem Abgasnachbehandlungselement der Kraftstoff zugeführt wird, und (c) so, dass die Zuleitungsmenge mit kleiner werdendem Erhöhungsbetrag (Δt) der Temperatur vergrößert wird.
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Während sich die Temperatur des Emissionsnachbehandlungselements erhöht, wenn Kraftstoff zu dem Emissionsnachbehandlungselement geleitet wird, ändert sich der Betrag der Erhöhung der Temperatur zu diesem Zeitpunkt entsprechend dem Grad der Verschlechterung des Emissionsnachbehandlungselements. Wenn eine Verschlechterung des Emissionsnachbehandlungselements eingetreten ist, wird angenommen, dass eine ebensolche Verschlechterung des in demselben Abgaskanal angeordneten NOx-Umwandlungskatalysator eingetreten ist. Somit wird in dem oben beschriebenen System die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels entsprechend der Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs, die mit dem Grad der Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators korreliert, korrigiert, und die Zuleitungsmenge ist ferner entsprechend dem Betrag der Erhöhung der Temperatur des Emissionsnachbehandlungselements korrigiert, die mit dem Grad der Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators korreliert. Demzufolge kann eine geeignete Menge an Reduktionsmittel, die dem Grad der Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators entspricht, zugeleitet werden. In dem oben beschriebenen System wird die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels so korrigiert, dass sie mit der Zunahme der Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs zunimmt. Dadurch kann eine andernfalls mögliche Verringerung des NOx-Umwandlungswirkungsgrades durch Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators verhindert oder begrenzt werden.
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Der Betrag der Erhöhung der Temperatur des Emissionsnachbehandlungselements, wenn Kraftstoff zu ihm geleitet wird, wird mit höher werdendem Grad der Verschlechterung des Emissionsnachbehandlungselements verringert. Demzufolge kann in dem Emissionsregelungssystem der Erfindung der Regler die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels so korrigieren, dass die Zuleitungsmenge mit kleiner werdendem Betrag der Erhöhung der Temperatur zunimmt. Mit dieser Anordnung wird die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels so korrigiert, dass er mit größer werdender Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators zunimmt. Daher kann die Verringerung des NOx-Umwandlungswirkungsgrades durch die Verschlechterung des NOx-Umwandlungskatalysators in geeigneter Weise verhindert oder begrenzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 2) ist ein Oxidationskatalysator, zu dem der Kraftstoff geleitet wird, strömungsaufwärts des Abgasnachbehandlungselement in dem Abgaskanal angeordnet, und korrigiert der Regler die Zuleitungsmenge entsprechend einer Menge an in den NOx-Umwandlungskatalysator strömender NOx, wenn der Kraftstoff zugeführt wird.
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Wenn der Oxidationskatalysator strömungsaufwärts des Emissionsnachbehandlungselements angeordnet ist und Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator geleitet wird, bewirkt der Kraftstoff, dass NOx auf dem Oxidationskatalysator reduziert wird. Daher wird, während der Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator geleitet wird, die Menge an in den NOx-Umwandlungskatalysator strömendem NOx im Vergleich zu dem Fall, in dem kein Kraftstoff zugeführt wird, verringert. Daher kann in diesem Fall die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels verringert werden.
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Ferner wird, wenn die Menge des in den NOx-Umwandlungskatalysator strömendem NOx durch die Reduktionsreaktion an dem Oxidationskatalysator verringert wird, ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs durch die Reduktion von NOx verbraucht, daher der zu dem Abgasnachbehandlungselement geleitete Kraftstoff verringert und der Betrag der Erhöhung der Temperatur des Abgasnachbehandlungselements verringert. Demzufolge kann die Verringerung des Betrags der Erhöhung der Temperatur fälschlicherweise als durch eine Verschlechterung des Abgasnachbehandlungselements identifiziert und die Zuleitungsmenge des Reduktionselements fälschlicherweise korrigiert werden.
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In dem oben beschriebenen System wird, wenn ferner der Oxidationskatalysator, zu dem der Kraftstoff geleitet wird, strömungsaufwärts des Abgasnachbehandlungselements in dem Abgaskanal angeordnet ist, die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels darüber hinaus entsprechend der Menge an in dem NOx-Umwandlungskatalysator strömenden NOx korrigiert. Daher kann die Menge des zu dem NOx-Umwandlungskatalysator geleiteten Reduktionsmittels in Übereinstimmung mit der NOx-Reduktionsreaktion an dem Oxidationskatalysator korrigiert werden. Ferner ist es weniger wahrscheinlich oder unwahrscheinlich, dass die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels durch die oben beschriebene falsche Identifizierung der Verschlechterung des Abgasnachbehandlungselements fälschlicherweise korrigiert wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung (Anspruch 3) kann der Regler, wenn die Zuleitung des Reduktionsmittels entsprechend der Menge des in den NOx-Umwandlungskatalysator strömenden NOx korrigiert wird, die Zuleitungsmenge so korrigieren, dass die Zuleitungsmenge mit kleiner werdender Menge der in den NOx-Umwandlungskatalysator strömendem NOx verringert wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung (Ansprpuch 4) wird die Menge der in den NOx-Umwandlungskatalysator strömenden NOx, wenn der Kraftstoff zugeführt wird, durch einen Sensor erfasst und schätzt der Regler die Menge der NOx auf der Grundlage von Motorbetriebszuständen, und korrigiert der Regler die Zuleitungsmenge so, dass die Zuleitungsmenge mit größer werdender Differenz zwischen dem Schätzwert der Menge der Nox und einem Erfassungswert des Sensors verringert wird.
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Mit der obigen Anordnung wird die Menge der in den NOx-Umwandlungskatalysator strömenden NOx durch den Sensor erfasst und wird ferner auf der Grundlage von Betriebszuständen des Motors geschätzt. Indem die Menge des auf dem Oxidationskatalysator reduzierten NOx zunimmt, wird die Menge an durch den Sensor erfassten NOx verringert, so dass eine Differenz zwischen dem Schätzwert der NOx-Menge und dem Erfassungswert des Sensors vergrößert ist. Somit wird in dem oben beschriebenen System die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels so korrigiert, dass sie mit größer werdender Differenz zwischen dem Schätzwert der NOx-Menge und dem Erfassungswert des Sensors verringert wird. Folglich kann die Zuleitungsmenge des Reduktionsmittels in geeigneter Weise korrigiert werden, wenn der Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator geleitet wird.
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Die Merkmale, Vorteile sowie technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung ist in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
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1 eine schematische Ansicht ist, die einen Verbrennungsmotor, in dem ein Emissionsregelungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, und seine peripheren Komponenten zeigt;
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2 ein Flussdiagramm gemäß dem Stand der Technik ist, das eine Folge von Schritten eines Prozesses zur Berechnung einer Einspritzmenge zeigt;
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3 ein Flussdiagramm ist, das eine Folge von Schritten eines Prozesses der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine Kennlinie ist, die die Beziehung zwischen der Fahrstrecke und einem ersten Korrekturkoeffizienten in der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 eine Kennlinie ist, die die Beziehung zwischen einer Temperaturdifferenz und einem zweiten Korrekturkoeffizient in der ersten Ausführungsform zeigt;
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6 ein Flussdiagramm ist, das eine Folge von Schritten eines Prozesses der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 eine Kennlinie ist, die die Beziehung zwischen einem Betrag einer Reduktion von NOx und einem dritten Koeffizienten in der zweiten Ausführungsform zeigt.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachfolgend ist eine erste Ausführungsform der Erfindung in Form eines Emissionsregelungssystems eines Verbrennungsmotors mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
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1 zeigt schematisch einen Dieselmotor (der nachfolgend einfach als ”Motor” bezeichnet ist), in dem ein Emissionsregelungssystem gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, sowie dessen periphere Komponenten. Der Motor 1 weist mehrere Zylinder #1–#4 auf. Mehrere Injektoren 4a–4d sind in einem Zylinderkopf 2 des Motors 1 eingebaut. Die Injektoren 4a–4d sind dazu geeignet, Kraftstoff in Verbrennungskammern der jeweiligen Zylinder #1 #4 einzuspritzen. Weiter umfasst der Zylinderkopf 2 Ansaugöffnungen, durch die Frischluft in die Zylinder eingebracht wird, und Ausströmöffnungen 6a–6d, durch die Abgase von den Zylindern abgeführt werden, so dass diese Öffnungen den jeweiligen Zylindern #1–#4 entsprechen.
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Die Injektoren 4a–4d sind mit einer gemeinsamen Kraftstoffzuleitung 9 verbunden, in der ein mit hohem Druck beaufschlagter Kraftstoff gespeichert ist. Die gemeinsame Kraftstoffleitung 9 ist mit einer Förderpumpe 10 verbunden. Die Förderpumpe 10 saugt einen in einem Kraftstofftank befindlichen Kraftstoff ein und liefert einen mit hohem Druck beaufschlagten Kraftstoff an die gemeinsame Kraftstoffleitung 9. Der an die gemeinsame Kraftstoffleitung 9 gelieferte, mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff wird über die Injektoren 4a–4d in die entsprechenden Zylinder gespritzt, wenn der entsprechende Injektor 4a–4d geöffnet ist.
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Ein Ansaugkrümmer 7 ist mit den Ansaugöffnungen verbunden. Der Ansaugkrümmer 7 ist mit einem Ansaugkanal 3 verbunden. In dem Ansaugkanal 3 ist eine Ansaugdrosselklappe 16 zur Einstellung der Ansaugluftmenge angeordnet.
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Ein Abgaskrümmer 8 ist mit den Ausströmöffnungen 6a–6d verbunden. Der Abgaskrümmer 8 ist mit einem Abgaskanal 26 verbunden. Ein Turbolader 11 zum Aufladen der in die Zylinder zu ziehende Ansaugluft, der den Abgasdruck ausnutzt, ist in dem Abgaskanal 26 angeordnet. Ein Ladeluftkühler 18 ist zwischen einem ansaugseitigen Kompressor des Turboladers 11 und der Ansaugdrosselklappe 16 in dem Ansaugkanal 3 angeordnet. Der Ladeluftkühler 18 dient der Kühlung der Ansaugluft, deren Temperatur sich durch die Aufladung des Turboladers 11 erhöht hat.
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Eine erste Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30, die Abgase reinigt, ist in dem Abgaskanal 26, betrachtet in der Strömungsrichtung der Abgase, strömungsabwärts einer abgasseitigen Turbine des Turboladers 11 angeordnet. In der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 sind ein Oxidationskatalysator 31 und ein DPF-Katalysator 32, betrachtet in Strömungsrichtung der Abgase, hintereinander angeordnet.
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Der Oxidationskatalysator 31 trägt einen Katalysator, der in den Abgasen enthaltene HC oxidiert. Der DPF-Katalysator 32, der ein Filter ist, der PM (Feinstäube) in den Abgasen abfängt, ist aus einem porösen, keramischen Material gebildet und trägt einen Katalysator zur Unterstützung einer Oxidation der PM. Die PM in den Abgasen werden abgefangen, wenn die Abgase durch poröse Wände des DPF-Katalysators 32 strömen. Der DPF-Katalysator 32 bildet das oben erwähnte Abgasnachbehandlungselement.
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Ein Kraftstoff-Zugabeventil 5, das dazu dient, Kraftstoff als Additiv zu dem Oxidationskatalysator 31 und dem Filter 32 zu leiten, ist in der Umgebung eines Gassammelabschnitts des Abgaskrümmers 8 angeordnet. Das Kraftstoff-Zugabeventil 5 ist über ein Kraftstoffzuleitungsrohr 27 mit der Förderpumpe 10 verbunden. Die Position, an der das Kraftstoff-Zugabeventil 5 eingebaut ist, kann je nach Notwendigkeit geändert werden, vorausgesetzt das Kraftstoff-Zugabeventil 5 befindet sich strömungsaufwärts der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 in dem Abgassystem.
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Wenn die Menge der durch den DPF-Katalysator 32 abgefangenen PM einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird ein Prozess zur Regeneration des DPF-Katalysators 32 gestartet, und der Kraftstoff wird über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 in den Abgaskrümmer 8 eingespritzt. Der über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 eingespritzte Kraftstoff wird verbrannt, wenn er den Oxidationskatalysator 31 erreicht, um so die Abgastemperatur zu erhöhen. Wenn die Abgase, deren Temperatur durch den Oxidationskatalysator 31 erhöht worden ist, in den DPF-Katalysator 32 strömen, wird die Temperatur des DPF-Katalysators 32 erhöht, und die auf dem DPF-Katalysator 32 abgeschiedenen PM werden oxidiert, wodurch der DPF-Katalysator 32 regeneriert wird.
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Weiter ist eine zweite Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40, die Abgase reinigt, in dem Abgaskanal 26, betrachtet in Strömungsrichtung der Abgase, strömungsabwärts der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 angeordnet. Ein selektiv NOx reduzierender Katalysator (der nachfolgend als ”SCR-Katalysator” bezeichnet ist) 41 zur Verringerung und Beseitigung von NOx in den Abgasen mit Hilfe eines Reduktionsmittels ist in der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40 als der NOx-Umwandlungskatalysator angeordnet.
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Ferner ist eine dritte Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50, die Abgase reinigt, in dem Abgaskanal 26, betrachtet in Strömungsrichtung der Abgase, strömungsabwärts der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40, angeordnet. Ein Ammoniumoxidationskatalysator 51 zur Beseitigung von Ammonium in den Abgasen ist in der dritten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 angeordnet.
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Der Motor 1 umfasst einen Mechanismus 200 zur Zuleitung einer wässrigen Harnstofflösung als einen Reduktionsmittel-Zuleitungsmechanismus, um ein Reduktionsmittel zu dem SCR-Katalysator 41 zu leiten. Der Mechanismus 200 zur Zuleitung einer wässrigen Harnstofflösung umfasst im Wesentlichen einen Tank 210, in dem wässriger Harnstoff (d. h. eine wässrige Harnstofflösung) gespeichert ist, ein Harnstoff-Zugabeventil 230 zur Einspritzung und Zuleitung von wässrigem Harnstoff in den Abgaskanal 26, einen Zuleitungskanal 240, der das Harnstoff-Zugabeventil 230 mit dem Tank 210 verbindet, und eine Pumpe 220, die in dem Zuleitungskanal 240 angeordnet ist.
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Das Harnstoff-Zugabeventil 230 ist zwischen der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 und der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40 in dem Abgaskanal 26 angeordnet, und ein Einspritzloch des Harnstoff-Zugabeventils 230 ist auf den SCR-Katalysator 41 gerichtet. Wenn das Harnstoff-Zugabeventil 230 geöffnet wird, wird über den Zuleitungskanal 240 wässrige Harnstofflösung eingespritzt und in den Abgaskanal 26 geleitet. Das Harnstoff-Zugabeventil 230 bildet ein Einspritzventil des oben genannten Reduktionsmittels.
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Die Pumpe 220 ist eine elektrische Pumpe und fördert, wenn sie sich vorwärts dreht, wässrige Harnstofflösung von dem Tank 210 zu dem Harnstoff-Zugabeventil 230. Wenn sich die Pumpe 220 hingegen rückwärts dreht, fördert sie die wässrige Harnstofflösung über das Harnstoff-Zugabeventil 230 zu dem Tank 210. Insbesondere wird, wenn sich die Pumpe 220 rückwärts dreht, wässrige Harnstofflösung über das Harnstoff-Zugabeventil 230 und den Zuleitungskanal 240 gesammelt und zu dem Tank 210 zurückgeführt. Die Pumpe 220 dient als das oben erwähnte Sammelmittel.
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Weiter ist eine Zerstäuberplatte 60 zur Feinverteilung von über das Harnstoff-Zugabeventil 230 eingespritztem wässrigem Harnstoff, um ein Zerstäuben oder Verdüsen des wässrigen Harnstoffs zu unterstützen, zwischen dem Harnstoff-Zugabeventil 230 und dem SRC-Katalysator 41 in dem Abgaskanal 26 angeordnet.
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Die über das Harnstoff-Zugabeventil 230 eingespritzte wässrige Harnstofflösung wird durch die Hitze der Abgase hydrolysiert, um Ammonium zu erzeugen. Anschließend wird das Ammonium als NOx-Reduktionsmittel zu dem SCR-Katalysator 41 geleitet. Das zu dem SCR-Katalysator 41 geleitete Ammonium wird an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiert und zur Reduktion von NOx verwendet. Ein Teil des durch Hydrolyse erzeugten Ammoniums wird direkt zur Reduktion von NOx verwendet, bevor es an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiert wird.
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Der Motor 1 umfasst ferner ein Abgasrückführungssystem (nachfolgend als ”EGR-System” bezeichnet). Das EGR-System ist dazu geeignet, einen Teil der Abgase in die Ansaugluft zu leiten und so die Sauerstoffkonzentration in der in die Zylinder gesaugte Ansaugluft zu verringern, um so die Verbrennungstemperatur herabzusetzen und die Menge an erzeugtem NOx zu verringern. Die Abgasrückführungssystem besteht im Wesentlichen aus einem EGR-Kanal 13, der den Ansaugkanal 3 mit dem Abgaskrümmern 8 verbindet, einem EGR-Ventil 15, das in dem EGR-Kanal 13 angeordnet ist, einem EGR-Kühler 14 und so weiter. Durch Einstellen der Öffnung des EGR-Ventils 15 wird die Menge des von dem Abgaskanal 26 in den Ansaugkanal 3 eingeleiteten, zurückgeführten Abgases, die EGR-Menge, geregelt. Ferner wird die Temperatur des in dem EGR-Kanal 13 strömenden Abgases durch den EGR-Kühler 14 verringert.
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Der Motor 1 umfasst verschiedene Sensoren zur Erfassung von Motorbetriebszuständen. Zum Beispiel erfasst ein Luftströmungsmesser 19 die Menge GA an Ansaugluft in dem Ansaugkanal 3. Ein Drosselöffnungssensor 20 erfasst die Öffnung der Ansaugdrosselklappe 16. Ein Motordrehzahlsensor 21 erfasst die Drehzahl der Kurbelwelle bzw. die Motordrehzahl NE. Ein Gashubsensor 22 erfasst den Niederdrückbetrag des Gaspedals bzw. den Gaspedalbetätigungsbetrag ACCP. Ein Außenluftsensor 23 erfasst eine Außenlufttemperatur THout. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD des Fahrzeugs, in dem der Motor 1 eingebaut ist. Ein Zündschalter 25 erfasst die Betätigungen des Fahrzeugfahrers, um den Motor 1 zu starten oder den Motor 1 stoppen.
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Ferner erfasst ein erster Abgastemperatursensor 90, der strömungsaufwärts des Oxidationskatalysators 31 angeordnet ist, eine erste Abgastemperatur TH1 als eine Temperatur der Abgase, bevor sie in den Oxidationskatalysator 31 einströmen. Ein zweiter Abgastemperatursensor 100, der zwischen dem Oxidationskatalysator 31 und dem DPF-Katalysator 32 angeordnet ist, erfasst eine Temperatur der Abgase, die aus dem Oxidationskatalysator 31 ausströmen, d. h. eine zweite Abgastemperatur TH2 als eine Temperatur der Abgase, bevor sie in den DPF-Katalysator 32 strömen. Ein Differenzdrucksensor 110 erfasst eine Druckdifferenz ΔP zwischen einem strömungsaufwärts des DPF-Katalysators 32 gemessenen Abgasdruck und einem strömungsabwärts des DPF-Katalysators 32 gemessenen Abgasdruck.
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Ein dritter Abgastemperatursensor 120 und ein erster NOx-Sensor 130 sind in dem Abgaskanal 26 zwischen der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 und der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40, betrachtet in Strömungsrichtung der Abgase, strömungsaufwärts des Harnstoff-Zugabeventils 230 angeordnet. Der dritte Abgastemperatursensor 120 erfasst eine dritte Abgastemperatur TH3 als eine Temperatur der Abgase, bevor sie in den SCR-Katalysator 41 strömen. Der erste NOx-Sensor 130 erfasst die erste NOx-Konzentration N1 als die Konzentration von NOx in den Abgasen, bevor sie in den SCR-Katalysator 41 strömen.
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Ein zweiter NOx-Sensor 140, der die zweite NOx-Konzentration N2 als die Konzentration von NOx in den Abgasen erfasst, die durch den SCR-Katalysator 41 gereinigt worden sind, ist, betrachtet in der Strömungsrichtung der Abgase, strömungsabwärts der dritten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 in dem Abgaskanal 26 angeordnet.
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Ein Kontroller oder Regler 80 empfängt Ausgangssignale von den verschiedenen, oben genannten Sensoren. Der Regler 80 besteht im Wesentlichen aus einem Mikrocomputer, der eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 80a, einen Nur-Lese-Speicher (ROM), in dem verschiedene Programme, Karten, etc. im Voraus gespeichert sind, einen Direktzugriffsspeicher (RAM), in dem Berechnungsergebnisse der CPU, etc. vorübergehend gespeichert sind, ein Zeitschaltuhr 80b, eine Eingabeschnittstelle, eine Ausgabeschnittestelle und so weiter.
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Der Regler 80 führt verschiedene Regelungen des Motors 1 wie etwa eine Regelung der Kraftstoffeinspritzmengen und Kraftstoffeinspritzzeitpunkte der Injektoren 4a–4d und des Kraftstoff-Zugabeventils 5, eine Regelung des Förder- oder Ausströmdrucks der Förderpumpe 10, eine Regelung des Betätigungsbetrags eines Aktors 17, der die Ansaugdrosselklappe 16 öffnet und schließt, und eine Regelung der Öffnung des EGR-Ventils 15 durch.
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Der Regler 80 führt ferner verschiedene Abgasemissionsregelungen wie etwa den oben erwähnten Regenerationsprozess des Verbrennens der in dem DPF-Katalysator 32 abgefangenen PM durch. Als eine der Abgasemissionsregelungen regelt der Regler 80 das Einspritzen von wässriger Harnstofflösung über das Harnstoff-Zugabeventil 230. In der Einspritzregelung wird die Menge QE des einzuspritzenden Harnstoffs, die erforderlich ist, um das von dem Motor 1 abgegebene NOx zu reduzieren, auf der Grundlage von Betriebszuständen des Motors, etc. berechnet, und ein Öffnen/Schließen des Harnstoff-Zugabeventils 230 wird so geregelt, dass die berechnete Einspritzmenge QE von Harnstoff über das Harnstoff-Zugabeventil 230 eingespritzt wird.
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Wenn wässrige Harnstofflösung in dem Zuleitungskanal 240 des Mechanismus 200 zur Zuleitung einer wässrigen Harnstofflösung oder in dem Harnstoff-Zugabeventil 230 verbleibt, nachdem die Einspritzung wässriger Harnstofflösung gestoppt ist, kann der Zuleitungskanal 240 oder das Harnstoff-Zugabeventil 230 durch eine durch Gefrieren der wässrigen Harnstofflösung bewirkte Volumenvergrößerung beschädigt werden. Somit führt der Regler 80 nach dem Stoppen des Motors, um ein Gefrieren der wässrigen Harnstofflösung zu begrenzen, eine Sammlungsregelung zum Sammeln wässriger Harnstofflösung von dem Harnstoff-Zugabeventil 230 und dem Zuleitungskanal 240 durch. In der Sammelregelung wird während einer vorbestimmten Zeitspanne das Harnstoff-Zugabeventil 230 bei rückwärts drehender Pumpe 220 geöffnet. Dadurch wird in dem Harnstoff-Zugabeventil 230 oder dem Zuleitungskanal 240 verbleibende wässrige Harnstofflösung in den Tank 210 gesammelt.
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Ferner ist bekannt, dass sich der SCR-Katalysator 41 zum Beispiel durch Hitze verschlechtern kann, wie es oben beschrieben ist, und der NOx-Umwandlungswirkungsgrad mit einem Fortschreiten der Verschlechterung verringert. Somit führt der Regler 80 in dieser Ausführungsform einen Prozess zur Berechnung der Harnstoff-Einspritzmenge QE durch, wie es in 2 gezeigt ist, sowie einen Prozess der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten, wie es in 3 gezeigt ist. Wenn diese Prozesse ausgeführt sind, wird eine geeignete Menge an wässriger Harnstofflösung, die in Übereinstimmung mit dem Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 bestimmt wird, zugeführt, so dass eine andernfalls mögliche Verringerung des NOx-Umwandlungswirkungsgrades durch die Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 verhindert oder begrenzt wird.
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Wie es in 2 gezeigt ist, wird, sobald der Prozess zur Berechnung der einzuspritzenden Menge wässriger Harnstofflösung gestartet ist, zu Beginn eine Einheitseinspritzmenge TT auf der Grundlage der Ansaugluftmenge GA und der dritten Abgastemperatur TH3 berechnet (S10). Die Einheitseinspritzmenge TT ist gerade die richtige Menge wässriger Harnstofflösung, die eingespritzt werden muss, um NOx zu reduzieren, mit anderen Worten eine erforderliche Einspritzmenge pro Einheitskonzentration von NOx. Die Menge an von dem Motor 1 abgegebenen NOx nimmt mit größer werdender Ansaugluftmenge GA oder höher werdender dritter Abgastemperatur TH3 zu. Daher wird die Einheitseinspritzmenge TT variabel eingestellt, so dass die Einheitseinspritzmenge TT mit größer werdender Ansaugluftmenge GA oder höher werdender dritter Abgastemperatur TH3 zunimmt.
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Anschließend wird der Prozess der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten K als eines Koeffizienten, der zur Korrektur der Einspritzmenge wässriger Harnstofflösung entsprechend der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 verwendet wird, durchgeführt. Der Einstellprozess ist nachfolgend ausführlich erläutert. Anschließend wird der Korrekturkoeffizient K in Schritt S20 mit dem Einheitseinspritzmenge TT multipliziert, so dass eine korrigierte Einheitseinspritzmenge TTH im Hinblick auf den Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 berechnet wird (S30).
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Anschließend wird die korrigierte Einheitseinspritzmenge TTH mit der ersten NOx-Konzentration N1 multipliziert, so dass die Harnstoff-Einspritzmenge QE, die zu dem Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 passt, berechnet wird (S40), woraufhin der Prozess in 2 endet. Mit der auf diese Weise berechneten Harnstoff-Einspritzmenge QE wird eine geeignete Menge an wässriger Harnstofflösung, die zum Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 passt, zugeführt.
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Nachfolgend ist der Prozess der Einstellung des Korrekturkoeffizienten K, wie er in 3 gezeigt ist, beschrieben. Sobald dieser Prozess gestartet ist, wird zu Beginn bestimmt, ob über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 Kraftstoff eingespritzt wird, um so Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator 31 und dem DPF-Katalysator 32 zu leiten, d. h. ob der Prozess zur Regeneration des DPF-Katalysators 32 im Moment durchgeführt wird (S100). Wenn die Kraftstoffeinspritzung nicht durchgeführt wird (S100: NEIN), wird der Korrekturkoeffizient K, der in dem letzten Zyklus verwendet wird, beibehalten (S140), woraufhin der Prozess in 3 endet.
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Wenn hingegen die Kraftstoffeinspritzung über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 durchgeführt wird (S100: JA), wird ein erster Korrekturkoeffizient K1 auf der Grundlage der Fahrstrecke DIS berechnet (S110). Wie es in 4 gezeigt ist, wird der erste Korrekturkoeffizient K1 variabel eingestellt, so dass der Koeffizient K1 einen umso größeren Wert annimmt, je länger die Fahrstrecke DIS als der Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs ist.
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Anschließend wird ein zweiter Korrekturkoeffizient K2 auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz ΔT (ΔT = TH3 – TH2) zwischen der dritten Abgastemperatur TH3 und der zweiten Abgastemperatur TH2 berechnet (S120). Die Temperaturdifferenz ΔT ist ein Erhöhungsbetrag der Temperatur des DPF-Katalysators 32 während der Kraftstoffeinspritzung. Wie es in 5 gezeigt ist, ist der zweite Korrekturkoeffizient K2 variabel eingestellt, so dass der Koeffizient K2 einen umso kleineren Wert annimmt, je größer die Temperaturdifferenz ΔT ist, d. h. je größer der Erhöhungsbetrag der Temperatur des DPF-Katalysators 32 während der Kraftstoffeinspritzung ist.
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Anschließend wird der Korrekturkoeffizient K auf einen Wert eingestellt, der durch Multiplikation des ersten Korrekturkoeffizienten K1 mit dem zweiten Korrekturkoeffizienten K2 gewonnen wird (S130), woraufhin der Prozess in 3 endet. Mit dem so eingestellten Korrekturkoeffizienten K, der in der Operation des obigen Schritts S30 verwendet wird, kann die Harnstoff-Einspritzmenge QE dahingehend korrigiert werden, dass sie mit zunehmendem Wert des ersten Korrekturkoeffizienten K1 oder des zweiten Korrekturkoeffizienten K2 zunimmt.
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Nachfolgend ist die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beschrieben. Mit zunehmender Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs nimmt die Wahrscheinlichkeit, dass die Verschlechterung des in dem Abgassystem angeordneten SCR-Katalysators 41 fortschreitet, zu. Somit wird der erste Korrekturkoeffizient K1 variabel eingestellt, so dass er einen umso größeren Wert annimmt, je länger die Fahrstrecke DIS als die Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs ist, d. h. je höher der Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 ist. Dadurch ist die Harnstoff-Einspritzmenge QE umso größer, je höher der Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 ist, so dass NOx in geeigneter Weise behandelt werden.
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Wenn jedoch das Fahrzeug in dem oben erwähnten Kurztrippmodus fährt, ist eine Erhöhung der Temperatur der Abgase während des Betriebs des Motors weniger wahrscheinlich, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass sich der SCR-Katalysator 41 verschlechtert. Demzufolge unterscheidet sich der Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 4, selbst wenn die Fahrstrecke DIS gleich ist, in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug oft in dem Kurztrippmodus fährt oder nicht. Daher kann es sein, dass, wenn der Einheitseinspritzbetrag TT nur entsprechend der Fahrstrecke DIS korrigiert wird, eine geeignete Einspritzmenge wässriger Harnstofflösung, die zu dem Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 passt, nicht zugeführt wird, so dass sich die NOx-Umwandlungswirkungsgrad verschlechtern kann.
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Wenn der Kraftstoff zu dem DPF-Katalysator 32 geleitet wird, erhöht sich die Temperatur des DPF-Katalysators 32, jedoch ist der Erhöhungsbetrag der Temperatur in Abhängigkeit von dem Grad der Verschlechterung des DPF-Katalysators 32 variabel. Wenn der DPF-Katalysator 32 verschlechtert ist, wird davon ausgegangen, dass der SCR-Katalysator 41, der in dem gleichen Abgaskanal angeordnet ist, in gleicher Weise verschlechtert ist.
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Somit wird in dieser Ausführungsform der durch den ersten Korrekturkoeffizienten K1 korrigierte Einheitseinspritzbetrag TT weiter entsprechend dem Erhöhungsbetrag der Temperatur des DPF-Katalysators 32 korrigiert. Insbesondere wird der Erhöhungsbetrag der Temperatur des DPF-Katalysators 32, wenn Kraftstoff zu dem Katalysator 32 geleitet wird, mit höher werdendem Grad der Verschlechterung des DPF-Katalysators 32 verringert. Somit wird die Einheitseinspritzmenge TT dahingehend korrigiert, dass sie vergrößert wird, indem der zweite Korrekturkoeffizient K2 mit kleiner werdendem Erhöhungsbetrag der Temperatur, d. h. mit kleiner werdender, oben erwähnter Temperaturdifferenz ΔT, vergrößert wird. Dadurch wird die Harnstoff-Einspritzmenge QE dahingehend korrigiert, dass sie mit höher werdendem Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 zunimmt, so dass eine andernfalls mögliche Verringerung des NOx-Umwandlungswirkungsgrades durch eine Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 in geeigneter Weise verhindert wird.
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Wie es oben erläutert ist, liefert diese Ausführungsform den folgenden Effekt. (1) Der erste Korrekturkoeffizient K1 wird auf der Grundlage der Fahrstrecke DIS des Fahrzeugs, in dem der Motor 1 eingebaut ist, eingestellt und der zweiten Korrekturkoeffizient K2 wird auf der Grundlage des Erhöhungsbetrags der Temperatur des DPF-Katalysators 32 (der Temperaturdifferenz ΔT), wenn der Kraftstoff zu dem Katalysator 32 geleitet wird, eingestellt. Anschließend wird die Menge der zuzuleitenden wässrigen Harnstofflösung durch Korrigieren des Einheitseinspritzbetrags TT mit dem ersten Korrekturkoeffizienten K1 und dem zweiten Korrekturkoeffizienten K2 korrigiert. Daher kann eine geeignete Menge wässriger Harnstofflösung, die zu dem Grad der Verschlechterung des SCR-Katalysators 41 passt, zugeführt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nachfolgend ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Form eines Emissionsregelungssystems eines Verbrennungsmotors mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. In dem Emissionsregelungssystem der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist der Oxidationskatalysator 31 strömungsaufwärts des DPF-Katalysators 32 angeordnet, und der Kraftstoff wird auch zu dem Oxidationskatalysator 31 geleitet. Wenn der Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator 31 geleitet wird, tritt aufgrund des Kraftstoffs eine Reduktion von NOx an dem Oxidationskatalysator 31 ein. Daher ist die Menge an NOx, die in den SCR-Katalysator 41 strömt, wenn der Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator 31 geleitet wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem kein Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator 31 geleitet wird, verringert.
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Wenn die Menge an in den SCR-Katalysator 41 strömenden NOx aufgrund der Reduktionsreaktion des Oxidationskatalysators 31 verringert ist, wird ein Teil des Kraftstoffs zur Reduktion von NOx verbraucht. Daher strömt weniger Kraftstoff zu dem DPF-Katalysator 32 und der Erhöhungsbetrag der Temperatur des DPF-Katalysators 32 ist verkleinert. Demzufolge kann die Verringerung des Betrages der Temperaturerhöhung fälschlicherweise als Verschlechterung des DPF-Katalysators 32 identifiziert werden. Wenn die Verschlechterung des DPF-Katalysators 32 auf diese Weise fälschlicherweise ermittelt wird, wird der Wert des zweiten Korrekturkoeffizienten K2 irrtümlicherweise groß und die Harnstoff-Einspritzmenge QE als die Menge zuzuleitender wässriger Harnstofflösung wird so korrigiert, dass sie übermäßig erhöht ist.
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Somit wird in dieser Ausführungsform, wenn der Korrekturkoeffizient K eingestellt ist, im Hinblick auf die Reduktionsreaktion von NOx an dem Oxidationskatalysator 31 und der Reduktion der zu dem DPF-Katalysator 32 geleiteten Menge an Kraftstoff berechnet. In dieser Hinsicht unterscheidet sich der Prozess der Einstellung des Korrekturkoeffizienten K gemäß dieser Ausführungsform teilweise von dem Prozess der Einstellung des Korrekturkoeffizienten K, wie er oben mit Bezug auf 3 beschrieben ist. Nachfolgend ist der Prozess der Einstellung des Korrekturkoeffizienten K gemäß dieser Ausführungsform beschrieben, und zwar im Wesentlichen in Bezug auf Unterschiede des Prozesses der Einstellung des Korrekturkoeffizienten K in der ersten Ausführungsform.
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6 stellt eine Folge von Schritten des Prozesses der Einstellung des Korrekturkoeffizienten K gemäß dieser Ausführungsform dar. In 6 sind die gleichen Schrittnummern den gleichen Schritten wie jene des in 3 oben gezeigten Prozesses zugeordnet. Sobald der Prozess von 6 gestartet ist, wird zu Beginn bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzung über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 durchgeführt wird, d. h. ob der Prozess zur Regeneration des DPF-Katalysators 32 durchgeführt wird (S100). Wenn die Kraftstoffeinspritzung nicht durchgeführt wird (S100: NEIN), wird der Korrekturkoeffizient K, der in dem vorherigen Zyklus verwendet wird, beibehalten (S140), woraufhin der Prozess von 6 endet.
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Wenn hingegen die Kraftstoffeinspritzung über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 durchgeführt wird (S100: JA), wird der erste Korrekturkoeffizient K1 auf der Grundlage der Fahrstrecke DIS berechnet (S110) und der zweite Korrekturkoeffizient K2 wird auf der Grundlage der Temperaturdifferenz ΔT berechnet (S120).
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Anschließend wird der dritte Korrekturkoeffizient K2 auf der Grundlage des Betrags ND der Reduktion von NOx, wenn der Kraftstoff zu dem DPF-Katalysator 32 und dem Oxidationskatalysator 31 geleitet wird, berechnet (S200). Der Betrag ND der Reduktion von NOx wird folgendermaßen berechnet.
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Zu Beginn wird ein Schätzwert NS der NOx-Konzentration in den in den SCR-Katalysator 41 strömenden Abgasen auf der Grundlage von Motorbetriebszuständen wie etwa der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet. Dann wird der Betrag ND der Reduktion von NOx durch Subtraktion der ersten NOx-Konzentration N1 von dem Schätzwert NS berechnet. Insbesondere repräsentiert der Betrag ND der Reduktion von NOx die Menge an NOx, die in den SCR-Katalysator 41 strömt, insbesondere eine Abweichung oder Differenz zwischen der aus den Motorbetriebszuständen geschätzten NOx-Konzentration und der tatsächlichen NOx-Konzentration. Die Menge an in den SCR-Katalysator 41 strömenden NOx verringert sich mit der Menge der an dem Oxidationskatalysator 31 durch den zu ihm geleiteten Kraftstoff reduzierten NOx, so dass sich die Menge ND der reduzierten NOx erhöht.
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Wie es in 7 gezeigt ist, wird der dritte Korrekturkoeffizient K2 variabel eingestellt, so dass der Koeffizient K3 mit größer werdendem Menge ND der reduzierten NOx, d. h. mit größer werdender Menge an durch den zu ihm geleiteten Kraftstoff an dem Oxidationskatalysator 31 reduzierten NOx oder mit durch den Kraftstoffverbrauch an dem Oxidationskatalysator 31 kleiner werdender Menge an zu dem DPF-Katalysator 32 geleiteten Kraftstoff, einen immer kleineren Wert annimmt. Der dritte Korrekturkoeffizient K3 wird auf einen Wert innerhalb eines Bereichs eingestellt, der größer als „0” und gleich groß wie oder kleiner als „1” ist, und wird somit zur Korrektur des Einheitseinspritzbetrags TT verwendet, um so den Betrag TT zu verringern.
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Nachdem der dritte Korrekturkoeffizient K3 berechnet ist, wird der Korrekturkoeffizient K auf einen Wert eingestellt, der als ein Produkt aus dem ersten Korrekturkoeffizient K1, dem zweiten Korrekturkoeffizient K2 und dem dritten Korrekturkoeffizient K3 gewonnen wird (S210), woraufhin der Prozess von 6 endet. Mit dem so eingestellten Korrekturkoeffizient K, der in der Operation des Schritts S30 in 2 oben verwendet wird, wird die Harnstoffeinspritzmenge QE so korrigiert, dass sie mit größer werdendem Wert des ersten Korrekturkoeffizienten K1 oder des zweiten Korrekturkoeffizienten K2 zunimmt, während der Korrekturbetrag zur Erhöhung der Harnstoff-Einspritzmenge QE mit kleiner werdendem Wert des dritten Korrekturkoeffizienten K3 verringert wird.
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Nachfolgend ist die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beschrieben. Während der Kraftstoffeinspritzung über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 wird der dritte Korrekturkoeffizient K3 entsprechend der Menge der in den SCR-Katalysator 41 strömenden NOx berechnet, d. h. auf der Grundlage des Betrags ND der reduzierten NOx, und die Einheitseinspritzmenge TT an wässriger Harnstofflösung wird unter Verwendung des dritten Korrekturkoeffizienten K3 korrigiert, so dass die Menge an zuzuleitender wässriger Harnstofflösung (die auch als „die Zuleitungsmenge wässriger Harnstofflösung” bezeichnet ist) korrigiert wird. Insbesondere nimmt der dritte Korrekturkoeffizient K3 mit größer werdender Menge ND der reduzierten NOx einen immer kleineren Wert an. Daher wird die Zuleitungsmenge an wässriger Harnstofflösung so korrigiert, dass sie mit kleiner werdender Menge an in den SCR-Katalysator 41 strömenden NOx verringert wird. Somit kann die Menge zu dem SCR-Katalysator 41 geleiteter wässriger Harnstofflösung in Übereinstimmung mit der Reduktionsreaktion von NOx an dem Oxidationskatalysator 31 reduziert wird. Ferner wird verhindert, dass die Zuleitungsmenge an wässriger Harnstofflösung aufgrund von einer fehlerhaften Identifizierung einer Verschlechterung des DPF-Katalysators 32 fälschlicherweise korrigiert wird, wie es oben beschrieben ist.
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Die Menge an in den SCR-Katalysator 41 strömenden NOx wird durch den ersten NOx-Sensor 130 erfasst und wird ferner auf der Grundlage von Motorbetriebszuständen geschätzt. Wenn der Betrag von an dem Oxidationskatalysator 31 reduzierten NOx zunimmt, wird die Menge an durch den ersten NOx-Sensor 130 erfassten NOx verringert, so dass eine Differenz zwischen dem Schätzwert NS der NOx-Menge und dem Sensorerfassungswert (d. h. die durch den Sensor erfasste tatsächliche NOx-Menge) erhöht. Somit wird der dritte Korrekturkoeffizient K3 auf einen Wert eingestellt, der mit größer werdender Menge NS an reduziertem NOx als der Differenz zwischen dem Schätzwert NS der NOx-Menge und dem Sensorerfassungswert kleiner wird, so dass die Zuleitungsmenge an wässriger Harnstofflösung korrigiert wird, indem sie verringert wird. Demzufolge wird die Menge an zuzuleitender Harnstofflösung, wenn der Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator 31 geleitet wird, in geeigneter Weise korrigiert.
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Wie es oben erläutert ist, liefert diese Ausführungsform, zusätzlich zu dem oben beschriebenen Effekt (1), die folgenden Effekte. (2) Der dritte Korrekturkoeffizient K3 wird entsprechend der Menge der während der Kraftstoffeinspritzung über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 in den SCR-Katalysator 41 strömenden NOx, d. h. entsprechend der oben beschriebenen Menge ND an reduzierten NOx, berechnet, und die Zuleitungsmenge an wässriger Harnstofflösung wird korrigiert, indem die Einheitseinspritzmenge TT mit dem dritten Korrekturkoeffizient K3 korrigiert wird. Daher kann die Menge der in den SCR-Katalysator 41 zu leitenden wässrigen Harnstofflösung in Übereinstimmung mit der Reduktionsreaktion von NOx an dem Oxidationskatalysator 31 korrigiert werden. Ferner wird verhindert, dass die Zuleitungsmenge an wässriger Harnstofflösung fälschlicherweise aufgrund einer fehlerhaften Identifizierung der Verschlechterung des DPF-Katalysators 32 korrigiert wird, wie es oben beschrieben ist.
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(3) Die Menge an während der Kraftstoffeinspritzung über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 in den SCR-Katalysator 41 strömender NOx wird durch den ersten NOx-Sensor 130 erfasst, während die Menge an NOx auch auf der Grundlage von Motorbetriebszuständen geschätzt wird, und die Zuleitungsmenge an wässriger Harnstofflösung wird so korrigiert, dass sie mit größer werdender Differenz zwischen dem Schätzwert und dem Erfassungswert des ersten NOx-Sensors 130 (oder der Menge ND von reduziertem NOx) verringert wird. Somit kann die Zuleitungsmenge an wässriger Harnstofflösung in geeigneter Weise korrigiert werden, wenn der Kraftstoff zu dem Oxidationskatalysator 31 geleitet wird.
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Jede der dargestellten Ausführungsformen kann wie folgt modifiziert sein In der ersten Ausführungsform wird der zweite Korrekturkoeffizient K2 berechnet, wenn der Kraftstoff über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 eingespritzt wird. In einem weiteren Beispiel ist Schritt S100 von 3 weggelassen. In diesem Fall wird eine Temperaturdifferenz ΔT, die gewonnen wird, wenn der Prozess zur Regeneration des oben beschriebenen DPF-Katalysators 32 durchgeführt wird, d. h. wenn der Kraftstoff zu dem DPF-Katalysator 32 geleitet wird, in einem Speicher des Reglers 80 gespeichert. Danach kann in Schritt S120 von 3 die Temperaturdifferenz ΔT aus dem Speicher gelesen werden und der zweite Korrekturkoeffizient K2 kann auf der Grundlage der gelesenen Temperaturdifferenz ΔT eingestellt werden.
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In der zweiten Ausführungsform wird die Änderungsmenge von in den SCR-Katalysator 41 strömenden NOx zwischen dem Fall, in dem der Kraftstoff über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 eingespritzt wird, und dem Fall, in dem kein Kraftstoff über das Kraftstoff-Zugabeventil 5 eingespritzt wird, gemessen oder geschätzt. Danach kann die Änderungsmenge statt der Menge ND von reduzierten NOx verwendet werden. In diesem Fall nimmt der dritte Korrekturkoeffizient K3 einen mit größer werdender Änderungsmenge kleiner werdenden Wert an.
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Die Abgasnachbehandlungselement in jeder der dargestellten Ausführungsformen ist in der Form de DPF-Katalysators 32. Jedoch kann ein weiteres Abgasnachbehandlungselement verwendet werden, vorausgesetzt der Erhöhungsbetrag der Temperatur des Abgasnachbehandlungselements, wenn Kraftstoff zu ihm geleitet wird, ändert sich aufgrund seiner Verschlechterung.
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Obwohl wässrige Harnstofflösung als das Reduktionsmittel verwendet wird, kann auch ein anderes Reduktionsmittel verwendet werden.
