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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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[Technisches Gebiet der Erfindung]
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Status eines NOx absorbierenden und reduzierenden Katalysators.
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[Verwandte Technik]
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Als eine solche Vorrichtung ist beispielsweise eine Vorrichtung, die in einem Patentdokument 1 (
JP-A-H08-232644 ) offenbart ist, bekannt. Die Vorrichtung diagnostiziert auf der Basis eines Erfassungswerts eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, der auf der Stromabwärtsseite des NO
x-Katalysators vorgesehen ist, die Verschlechterung des NO
x absorbierenden und reduzierenden Katalysators (der im Folgenden als ein NO
x-Katalysator beschrieben ist). Die Diagnose wird ausgeführt, wenn eine Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird. Die Steuerung einer fetten Durchspülung wird ausgeführt, um ein Gas, das für eine Verbrennung in einer Maschine verwendet wird, in einer fetten Mischung herzustellen. Das Diagnoseverfahren ist im Folgenden beschrieben.
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Wenn die Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird, bis die Reduktion des NOx, das in dem NOx-Katalysator absorbiert wird, beendet ist, ist die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Stromabwärtsseite des NOx-Katalysators ein Wert, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Stromabwärtsseite des NOx-Katalysators ändert sich dann auf einen Wert, der einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, nachdem die Reduktion des absorbierten NOx beendet ist. Wenn der Verschlechterungsgrad des NOx-Katalysators groß ist, verringert sich hier die in dem NOx-Katalysator sorbierbare NOx-Menge. Darum wird die Zeit von dem Start der Steuerung einer fetten Durchspülung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Erfassungswert seinen Wert, der dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, ändert, kurz.
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Nachdem daher der NOx-Katalysator NOx in der maximalen Absorbierungsmenge absorbiert hat, wird die Steuerung einer fetten Durchspülung gestartet, dann wird die Verschlechterungsdiagnose NOx-Katalysators auf der Basis der Zeit von dem Start der Steuerung einer fetten Durchspülung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Erfassungswert den Wert, der dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, ändert, ausgeführt.
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Ein Patentdokument 2 (
JP-A-2004-68694 ) offenbart einen NO
x-Katalysator, der Charakteristiken hat, dass sich die sorbierbare NO
x-Menge verringert, sowie sich die absorbierte NO
x-Menge erhöht. Ein Erhöhen der NO
x-Beseitigungsfähigkeit macht es daher notwendig, dass die sorbierbare NO
x-Menge pro Zeiteinheit auf einem hohen Pegel beibehalten wird. Zum Beibehalten der sorbierbaren NO
x-Menge pro Zeiteinheit auf einem hohen Pegel offenbart das Patentdokument
2 eine Technik, bei der die Steuerung einer fetten Durchspülung jedes Mal ausgeführt wird, wenn die absorbierte NO
x-Menge eine vorbestimmte Menge erreicht, die kleiner als die maximale absorbierte NO
x-Menge ist.
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KURZFASSUNG
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Nebenbei bemerkt ist es, wenn Ruß etc. an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor haftet, wahrscheinlich, dass sich das Ansprechvermögen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors verringert. Die Verringerung des Ansprechvermögens des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors verursacht eine Verringerung der Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose für den NOx-Katalysator.
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Die vorliegende Offenbarung schafft eine Katalysatordiagnosevorrichtung, die die Verringerung der Genauigkeit der Diagnose vermeiden kann.
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Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel liefert eine Diagnosevorrichtung, die eine Diagnosesteuerung, eine Verlängerungseinrichtung und eine Diagnoseeinrichtung hat. Die Diagnosesteuerung führt ein erstes und ein zweites konzentrationserhaltendes Verfahren aus, wobei jedes der konzentrationserhaltenden Verfahren ein Verfahren zum Erhalten eines Erfassungswerts ist, der durch den Sauerstoffkonzentrationssensor bei einer jeweiligen Ausführung der Steuerung einer fetten Durchspülung erfasst wird. Die Verlängerungseinrichtung verlängert eine Haltezeit bei der Steuerung einer fetten Durchspülung für das zweite konzentrationserhaltende Verfahren, um länger als eine Haltezeit bei der Steuerung einer fetten Durchspülung für das erste konzentrationserhaltende Verfahren zu sein, wobei die Haltezeit eine Zeit ist, wenn der Erfassungswert der Sauerstoffkonzentration auf einem Wert gehalten wird, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ansprechend auf die Ausführung der Steuerung einer fetten Durchspülung entspricht. Die Diagnoseeinrichtung diagnostiziert auf der Basis der Erfassungswerte, die durch die Diagnosesteuerung erhalten werden, eine Verschlechterung des Katalysators.
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Die vorliegende Erfindung erhöht somit durch die Verlängerungseinrichtung die Haltezeit. Eine Bedingung, bei der sich die Haltezeit erhöht, wenn der NOx-Katalysator nicht verschlechtert ist, das heißt einen Verschlechterungsgrad hat, der als normal betrachtet wird, wird ordnungsgemäßer auf das konzentrationserhaltende Verfahren angewendet. Dies ermöglicht, dass der Erfassungswert des Sauerstoffkonzentrationssensors der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration selbst dann folgt, wenn das Ansprechvermögen des Sauerstoffkonzentrationssensors reduziert ist. Dies ermöglicht den Unterschied im Übergang des Erfassungswerts des Sauerstoffkonzentrationssensors zwischen den Katalysatoren, die den großen Verschlechterungsgrad und den kleinen haben. Die Verringerung der Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose wird daher vermieden.
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In den Ansprüchen ist auf die Haltezeit als eine Zeit Bezug genommen, wenn der Erfassungswert der Sauerstoffkonzentration auf einem Wert gehalten wird, der dem theoretischen Luft-Kraftsoff-Verhältnis ansprechend auf die Ausführung der Steuerung einer fetten Durchspülung entspricht. Wenn der Sauerstoffkonzentrationssensor in einem idealen Zustand ist, ist der Erfassungswert in der Haltezeit „auf einem Wert, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht”. Der tatsächliche Sensor besitzt jedoch einige Defekte, wie zum Beispiel eine Verzögerung des Ansprechens und ein Unterschied der Menge. Bei der tatsächlichen Verwendung wird daher die Diagnose auf der Basis eines Werts nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen solchen Fehler berücksichtigend ausgeführt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 ein Konfigurationsdiagramm eines Maschinensystems, das ein Abgasemissionssteuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aufweist;
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2 eine grafische Darstellung, die NOx-Absorbiercharakteristiken einer NOx-Katalysatoreinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 Zeitdiagramme, die ein Problem aufgrund einer Verringerung eines Ansprechvermögens eines AF-Sensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angeben;
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4 ein Flussdiagramm eines Verschlechterungsdiagnoseverfahrens;
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5 eine grafische Darstellung, die Wirkungen aufgrund von Verlängerungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
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6 Zeitdiagramme, die ein Beispiel des Verschlechterungsdiagnoseverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angeben;
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7 Zeitdiagramme, die ein Beispiel einer Steuerung einer fetten Durchspülung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angeben;
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8 Zeitdiagramme, die die Steuerung einer fetten Durchspülung gemäß einer Vergleichstechnik angeben;
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9 ein Flussdiagramm eines Terminierungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Im Folgenden ist ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem eine Katalysatordiagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Abgasemissionssteuersystem für eine interne Verbrennungsmaschine bzw. eine Maschine mit interner Verbrennung im Fahrzeug verwendet ist, Bezug nehmend auf 1 bis 8 beschrieben.
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Eine Maschine 10, die in 1 gezeigt ist, ist eine interne Verbrennungsmaschine eines Mehrzylinder- und Verdichtungszündungstyps (Dieselmaschine). Ein Ansaugkanal 12 ist mit einem Luftflussmesser 14, einem Zwischenkühler 18 und einem Drosselventil 20 der Reihe nach von der oberen Stromseite (das heißt der Ansaugseite) versehen. Der Luftflussmesser (der im Folgenden als „AF” beschrieben ist) 14 erfasst das Ansaugluftvolumen (das im Folgenden als „neues Luftvolumen” beschrieben ist). Der Zwischenkühler 18 kühlt die Ansauglust, die durch einen Turbolader 16 aufgeladen wird. Die Position des Drosselventils 20 ist durch eine Betätigungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen Gleichstrommotor, geregelt.
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Jede Verbrennungskammer 26 jedes Zylinders der Maschine 10 ist durch einen Druckausgleichstank 22 mit der Stromabwärtsseite des Drosselventils 20 verbunden. Jede Verbrennungskammer 26 jedes Zylinders der Maschine 10 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 28 eines elektromagnetisch angetriebenen Typs, das in die Verbrennungskammer 26 vorsteht, versehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 28 wird von einem Akkumulator bzw. Druckspeicher (gemeinsames Verteilerrohr, englisch: common-rail), der nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, mit einem Kraftstoff (Gasöl) auf einem hohen Druck versorgt, und der Kraftstoff auf dem hohen Druck wird eingespritzt, um die Verbrennungskammer 26 von dem Kraftstoffeinspritzventil 28 mit demselben zu versorgen.
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Jeder Zylinder der Maschine 10 hat eine Ansaugöffnung und eine Auslassöffnung, wobei jede Ansaugöffnung durch ein Ansaugventil 30 geöffnet und geschlossen wird, und jede Auslassöffnung durch ein Auslassventil 32 geöffnet und geschlossen wird. Hier leitet ein Öffnen der Ansaugventile 30 Ansaugluft in die Verbrennungskammern 26 ein. Die Ansaugluft weist neue Luft, die durch den Zwischenkühler 18 gekühlt wird, und durch eine Abgasrezirkulation (EGR; EGR = exhaust gas recirculation), die im Folgenden beschrieben ist, zirkuliertes Gas auf. Die eingeleitete Ansaugluft und der Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 28 eingespritzt wird, werden für eine Verbrennung verwendet. Ein Öffnen der Auslassventile 32 lässt das Gas (die neue Luft und Kraftstoff oder neue Luft, Kraftstoff und zirkuliertes Gas), das für eine Verbrennung verwendet wird, als Abgas in einen Auslasskanal 34 ab. Nahe einer Ausgangswelle (Kurbelwelle 36) der Maschine 10 ist ein Kurbelwinkelsensor 38, der einen Drehungswinkel der Kurbelwelle 36 erfasst, vorgesehen.
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Zwischen dem Ansaugkanal 12 und dem Auslasskanal 34 ist der Turbolader 16 vorgesehen. Der Turbolader 16 hat einen Ansaugverdichter 16a, der in dem Ansaugkanal 12 vorgesehen ist, eine Auslassturbine 16b, die in dem Auslasskanal 34 vorgesehen ist, und eine Drehwelle 16c, die zwischen den Ansaugverdichter 16a und die Auslassturbine 16b geschaltet ist. Eine Energie des Abgases, das in dem Auslasskanal 34 fließt, dreht genauer gesagt die Auslassturbine 16b, und die Drehungsenergie wird durch die Drehwelle 16c zu dem Ansaugverdichter 16a übertragen, was dem Ansaugverdichter 16a ermöglicht, die Ansaugluft zu verdichten. Das heißt, dass der Turbolader 16 die Ansaugluft auflädt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Turbolader, bei dem ein Ladedruck der Ansaugluft elektrisch geregelt werden kann, als der Turbolader 16 verwendet.
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Auf der Stromabwärtsseite des Turboladers 16 in dem Auslasskanal 34 ist eine NOx-Katalysatoreinheit 40 vorgesehen, die NOx (Oxide von Stickstoff), die in dem Abgas enthalten sind, beseitigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Mager-NOx-Falle (LNT; LNT = Lean NOx Trap) als die NOx-Katalysatoreinheit 40 verwendet. Die NOx-Katalysatoreinheit 40 weist beispielsweise einen Absorber, wie zum Beispiel ein Erdalkalimaterial, und einen Katalysator, wie zum Beispiel Platin, auf. Die NOx-Katalysatoreinheit 40 absorbiert NOx, die in dem Abgas enthalten sind, wenn das Gas, das für eine Verbrennung in der Verbrennungskammer verwendet wird, eine magere Mischung ist, deren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das im Folgenden als „mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis” beschrieben ist) höher als ein stöchiometrisches Verhältnis ist. Die NOx-Katalysatoreinheit 40 reduziert andererseits die NOx, die in dem Absorber absorbiert werden, mit einem Reduktanten bzw. einem Reduktionsmittel (wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe (HC) oder Kohlenstoffmonoxid (CO)), das in dem Abgas enthalten ist, um NOx, das in dem Abgas enthalten ist, zu beseitigen, wenn das Gas, das für eine Verbrennung verwendet wird, eine fette Mischung hat, deren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das im Folgenden als „fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis” beschrieben ist) niedriger als das stöchiometrische Verhältnis ist.
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Auf der Stromabwärtsseite der Auslassturbine 16b und auf der Stromaufwärtsseite der NOx-Katalysatoreinheit 40 in dem Auslasskanal 34 ist ein Stromaufwärts-AF-Sensor 42 und ein Stromaufwärts-Temperatursensor 44 vorgesehen. Der Stromaufwärts-AF-Sensor 42 erfasst eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das in der NOx-Katalysatoreinheit 40 fließt. Der Stromaufwärts-Temperatursensor 44 erfasst eine Temperatur des Abgases, das in die NOx-Katalysatoreinheit 40 fließt. Auf der Stromabwärtsseite der NOx-Katalysatoreinheit 40 in dem Auslasskanal 34 sind andererseits ein Stromabwärts-AF-Sensor 46 und ein Stromabwärts-Temperatursensor 48 vorgesehen. Der Stromabwärts-AF-Sensor 46 erfasst eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das durch die NOx-Katalysatoreinheit 40 den Strom hinunter fließt. Der Stromabwärts-Temperatursensor 48 erfasst eine Temperatur des Abgases, das durch die NOx-Katalysatoreinheit 40 den Strom hinunter fließt. Als der Stromaufwärts-AF-Sensor 42 und der Stromabwärts-AF-Sensor 46 sind hier sogenannte Allbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren verwendet, die einen breiten Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen erfassen können.
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Ein Teil des Abgases, das in den Auslasskanal 34 emittiert wird, zirkuliert durch einen EGR-Kanal 50 zu dem Ansaugkanal 12. Die Stromaufwärtsseite der Auslassturbine 16b in dem Auslasskanal 34 ist genauer gesagt durch den EGR-Kanal 50 mit der Stromabwärtsseite (dem Druckausgleichstank 22) des Drosselventils 20 in dem Ansaugkanal 12 verbunden. In dem EGR-Kanal 50 ist ein EGR-Ventil 52 vorgesehen, das die Querschnittsfläche des EGR-Kanals 50 regelt. Gemäß der Position des EGR-Ventils 52 wird ein Teil des Abgases, das zu dem Auslasskanal 34 emittiert wird, mit einem EGR-Kühler 54 gekühlt, und der Ansaugkanal 12 wird dann mit demselben als das Gas, das durch die EGR zirkuliert wird, versorgt. Das heißt, dass die EGR einen Teil des Abgases zu dem Ansaugkanal 12 zirkuliert.
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Eine elektronische Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit) 56, die ein Maschinensystem, das die Maschine hat, steuert, bildet die Katalysatordiagnosevorrichtung und führt ein Katalysatordiagnoseverfahren, wie es im Folgenden beschrieben ist, durch. Die ECU 56 weist einen Mikrocomputer, der eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) hat, einen ROM (= read-only memory = Nur-Lese-Speicher), einen RAM (= random-access memory = Zufallzugriffsspeicher) und so weiter auf. Die ECU 56 empfängt von einem Beschleuniger- bzw. Gaspedalsensor 58, der eine Beschleuniger- bzw. Gaspedalbetriebsmenge erfasst, dem Luftflussmesser 14, einem Ansaugdrucksensor 24 zum Erfassen eines Drucks der Ansaugluft, dem Kurbelwinkelsensor 38, dem Stromaufwärts-AF-Sensor 42, dem Stromaufwärts-Abgastemperatursensor 44, dem Stromabwärts-AF-Sensor 46, dem Stromabwärts-Temperatursensor 48 etc. jedes Mal Ausgangssignale, wenn das jeweilige Ausgangssignal auftritt. Die ECU 56 führt jedes Steuerprogramm, das in dem ROM abgespeichert ist, auf der Basis des von jedem Sensor empfangenen Signals aus, um eine Verbrennungssteuerung der Maschine 10, wie zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzsteuerung durch das Kraftstoffeinspritzventil 28, eine Steuerung des zirkulierten Gases durch das EGR-Ventil 52 und eine Ladedrucksteuerung durch den Turbolader 16, durchzuführen.
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Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Kraftstoffeinspritzsteuerung berechnet zuerst die ECU 56 auf der Basis einer Maschinendrehungsgeschwindigkeit und der Beschleunigerbetriebsmenge ein Maschinenbedarfsdrehmoment. Die Maschinendrehungsgeschwindigkeit wird auf der Basis des Erfassungswerts durch den Kurbelwinkelsensor 38 berechnet. Die Beschleunigerbetriebsmenge wird auf der Basis des Erfassungswerts durch den Beschleunigersensor 58 berechnet. Die ECU 56 berechnet dann auf der Basis des berechneten Maschinenbedarfsdrehmoments einen Befehlswert einer Kraftstoffeinspritzquantität von dem Kraftstoffeinspritzventil 28 und betreibt auf der Basis des befohlenen Werts das Kraftstoffeinspritzventil elektrisch. Der Kraftstoff einer Quantität, die dem Befehlswert entspricht, wird dann von dem Kraftstoffeinspritzventil 28 eingespritzt.
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Die ECU 56 versorgt periodisch mit einem überschüssigen Kraftstoff, um eine Steuerung einer fetten Durchspülung durchzuführen, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gases, das für eine Verbrennung in der Verbrennungskammer 26 verwendet wird, steuert, um das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu haben. Bei diesem Verfahren können die NOx, die in der NOx-Katalysatoreinheit absorbiert werden, reduziert werden, um beseitigt zu werden, und eine Beseitigungsfähigkeit der NOx-Katalysatoreinheit 40 regeneriert sich periodisch.
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Die ECU 46 startet genauer gesagt die Steuerung einer fetten Durchspülung, wenn dieselbe bestimmt, dass eine geschätzte absorbierte NOx-Menge ΣNOx der NOx-Katalysatoreinheit 40 eine absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt überschreitet. Die ECU 56 hält dann die Steuerung einer fetten Durchspülung an, wenn dieselbe bestimmt, dass die geschätzte absorbierte NOx-Menge ΣNOx auf einen vorbestimmten Wert (0 bei diesem Ausführungsbeispiel) reduziert ist.
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Die absorbierte Zielmenge Σtgt ist auf einen Wert, der in der Lage ist, die absorbierte NOx-Menge der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf einem hohen Pegel beizubehalten, eingestellt. Die NOx-Absorbierrate ist hier ein Parameter, der als NOx-Absorbierrate = (NOxin – NOxout)/NOxin (Gleichung 1) dargestellt ist, wobei NOxin eine NOx-Menge bezeichnet, die in einer Zeiteinheit in die NOx-Katalysatoreinheit 40 fließt, und NOxout eine NOx-Menge bezeichnet, die in einer Zeiteinheit aus der NOx-Katalysatoreinheit 40 hinaus fließt. Das heißt die NOx-Absorbierrate ist eine sorbierbare NOx-Menge in der NOx-Katalysatoreinheit 40 in einer Zeiteinheit.
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Die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt ist hier auf einen vorbestimmten Wert, der weniger als eine maximale absorbierte NOx-Menge der NOx-Katalysatoreinheit 40, die nicht verschlechtert ist, ist, eingestellt. Wie durch eine durchgezogene Linie in 2 gezeigt ist, ist die NOx-Absorbierrate umso höher, je kleiner die absorbierte NOx-Menge ist. Das heißt die NOx-Absorbierrate ist zu der Zeit auf einem niedrigeren Pegel, wenn die absorbierte NOx-Menge eine spezifische Menge oder darüber ist, während die NOx-Absorbierrate auf einem höheren Pegel zu einer Zeit beibehalten wird, wenn die absorbierte NOx-Menge kleiner als die spezifische Menge ist. Ein Einstellen der absorbierten Ziel-NOx-Menge Σtgt, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, ermöglicht daher, dass die Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird, bevor die absorbierte NOx-Menge der NOx-Katalysatoreinheit 40 zu hoch wird, was die Beseitigungsfähigkeit der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf einem hohen Pegel beibehalten kann.
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Als Nächstes ist ein Katalysatordiagnoseverfahren, das mit der ECU 56 auszuführen ist, beschrieben.
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Das Verfahren wird jedes Mal ausgeführt, wenn die Steuerung einer fetten Durchspülung durchgeführt wird. Das Verfahren ist ein Verfahren, bei dem der Status der NOx-Katalysatoreinheit 40, insbesondere die Verschlechterung der NOx-Katalysatoreinheit 40, diagnostiziert wird. Wenn bestimmt wird, dass eine Gesamtmenge eines Reduktanten, der durch die NOx-Katalysatoreinheit 40 gegangen ist, einen Verschlechterungsbestimmungswert Cdet innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach einem Starten der Steuerung einer fetten Durchspülung überschreitet, bestimmt die ECU 56, dass sich die NOx-Katalysatoreinheit 40 verschlechtert hat. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Gesamtmenge (die im Folgenden als CO-Durchgangsmenge ΣCO beschrieben ist) von CO als ein Reduktant, der durch die NOx-Katalysatoreinheit 40 gegangen ist, berechnet. Der Grund des Verwendens des CO als ein Reduktant, der zum Diagnostizieren des Status der NOx-Katalysatoreinheit 40 verwendet wird, besteht darin, dass der CO-Inhalt in Reduktanten, die in dem Abgas enthalten sind, höher ist.
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Die CO-Durchgangsmenge ΣCO wird auf der Basis des Erfassungswerts des Stromabwärts-AF-Sensors 46 und einer Abgasflussrate berechnet. Die CO-Durchgangsmenge ΣCO wird beispielsweise genauer gesagt auf der Basis des integrierten Werts des Unterschieds zwischen einem Basiswert AFth, der der Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 ist, wenn sich das Abgas auf dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet, und dem Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, nachdem der Erfassungswert den Basiswert AFth erreicht hat, berechnet. Das heißt, wie es in den grafischen Darstellungen von 3, 6 und so weiter gezeigt ist, dass der integrierte Wert eine Fläche eines Teils ist, der durch eine Linie, die den Basiswert AFth zeigt, und eine Linie, die den Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 zeigt, innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, nachdem der Erfassungswert den Basiswert AFth (Bezug nehmend auf schraffierte Teile in (c) von 6) erreicht hat, eingeschlossen ist. Die CO-Durchgangsmenge ΣCO wird berechnet, um größer zu werden, sowie der integrierte Wert größer wird. Die CO-Durchgangsmenge ΣCO wird ähnlicherweise berechnet, um größer zu werden, sowie die Abgasflussrate größer wird. Die Abgasflussrate wird beispielsweise auf der Basis eines Erfassungswerts des Luftflussmessers 14 berechnet.
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Der Grund dafür, warum die Verschlechterung der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf der Basis der CO-Durchgangsmenge ΣCO diagnostiziert werden kann, besteht hier darin, dass, wie es durch die gestrichelte Linie in 2 gezeigt ist, sich die absorbierte NOx-Menge der NOx-Katalysatoreinheit 40 wesentlich reduziert, sowie sich der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 erhöht. Das heißt, wenn sich die absorbierte NOx-Menge wesentlich reduziert, wird die Reduktion und Beseitigung der absorbierten NOx schnell beendet, wobei daher die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Stromabwärtsseite der NOx-Katalysatoreinheit 40 unter die Sauerstoffkonzentration fällt, die dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, wobei sich andererseits die CO-Durchgangsmenge ΣCO innerhalb des vorbestimmten Zeitraums erhöht.
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Das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 kann beeinträchtigt werden. Einer der Hauptfaktoren bei dem beeinträchtigten Ansprechvermögen besteht darin, dass Ruß abhängig von der Betriebsbedingung der Maschine 10 an dem Stromabwärts-AF-Sensor 46 haftet. Bei dem Stromabwärts-AF-Sensor 46, der eine Gaserfassungskammer und einen Kanal (beispielsweise eine poröse Diffusionsschicht), der mit der Gaserfassungskammer in Verbindung steht, hat, kann der Kanal durch den Ruß verstopft werden.
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3 zeigt ein Beispiel von Auswirkungen, die das beeinträchtigte Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 auf den Erfassungswert hat, wenn ein Verlängerungsverfahren (das im Folgenden beschrieben ist) gemäß der vorliegenden Erfindung nicht durchgeführt wird. (a) von 3 zeigt genauer gesagt einen Übergang (einen Ausführungszustand der Steuerung einer fetten Durchspülung) eines Befehlswerts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. (b) von 3 zeigt einen Übergang des Erfassungswerts des Stromabwärts-AF-Sensors 46, wenn der Stromabwärts-AF-Sensor 46 normal ist (beispielsweise der Stromabwärts-AF-Sensor 46 unverfälscht ist). (c) von 3 zeigt einen Übergang des Erfassungswerts des Stromabwärts-AF-Sensors 46, wenn das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 beeinträchtigt ist.
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Wie in (b) von 3 gezeigt ist, unterscheidet sich der Übergang des Erfassungswerts des Stromabwärts-Sensors 46 nach einem Starten der Steuerung einer fetten Durchspülung abhängig von dem Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40, wenn das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 nicht beeinträchtigt ist. In 3 zeigt „AFth” den Basiswert.
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Verglichen damit reduziert sich der Unterschied des Übergangs des Erfassungswerts des Stromabwärts-Sensors 46, der von dem Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 abhängt, wenn das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 beeinträchtigt ist. Die Unterschiede der CO-Durchgangsmenge ΣCO zwischen dem, wenn der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 groß ist, und dem, wenn derselbe klein ist, reduzieren sich daher, was einen Fehler beim Diagnostizieren der normalen NOx-Katalysatoreinheit 40 als die Verschlechterte verursacht.
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Ein solches Problem tritt auf, wenn die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt eingestellt ist, um kleiner als die maximale absorbierte NOx-Menge zu sein, um die NOx-Absorbierrate auf einem hohen Pegel zu halten. Das heißt, wenn die absorbierte NOx-Menge Σtgt klein ist, nachdem die Steuerung einer fetten Durchspülung gestartet wurde, wird die Haltezeit, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Stromabwärtsseite der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf einem Wert gehalten wird, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, kurz. Wenn die Haltezeit kurz ist, und wenn sich das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors reduziert, kann keine ausreichende Zeit dafür sichergestellt werden, dass der Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 56 einem Wert folgt, der der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration in dem Abgas entspricht.
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Das Anwenden des Katalysatordiagnoseverfahrens, das in 4 zu diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, löst ein solches Problem.
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4 zeigt ein Flussdiagramm des Katalysatordiagnoseverfahrens. Die ECU 56 wiederholt sich, um dieses Verfahren beispielsweise mit einer vorbestimmten Periode auszuführen.
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In diesem Fluss initialisiert die ECU 56 zuerst bei einem Schritt S10 einen Diagnosezähler Njdg und die CO-Durchgangsmenge ΣCO (bei diesem Ausführungsbeispiel Einstellung 0).
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Bei den folgenden Schritten S12 und S13 bestimmt die ECU 56, ob dieselbe damit startet oder nicht, die Steuerung einer fetten Durchspülung durchzuführen. Die ECU 56 schätzt genauer gesagt wiederholt die absorbierte NOx-Menge ΣNOx, bis die geschätzte absorbierte NOx-Menge ΣNOx die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt überschreitet.
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Wenn die Steuerung einer fetten Durchspülung nicht ausgeführt wird, wird die geschätzte absorbierte NOx-Menge ΣNOx durch Verwenden der absorbierten NOx-Menge pro Zeiteinheit berechnet, und die absorbierte NOx-Menge pro Zeiteinheit wird beispielsweise auf der Basis der Abgasflussrate berechnet. Dies basiert auf der Tatsache, dass die Menge der NOx, die aus der Verbrennungskammer 26 emittiert werden, größer wird, sowie die Abgasflussrate größer wird.
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In einem folgenden Schritt S14 startet die ECU 56 die Steuerung einer fetten Durchspülung. Bei einem Schritt S16 stellt dann die ECU 56 den Wert einer Diagnose-Flag Xmon auf '1' ein. Hier gibt '1' in dem Wert der Diagnose-Flag an, dass die Berechnung der CO-Durchgangsmenge ΣCO ordnungsgemäß ausgeführt wurde, und '0' gibt an, dass die Berechnung der CO-Durchgangsmenge ΣCO nicht ordnungsgemäß ausgeführt wurde.
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In einem folgenden Schritt S18 bestimmt die ECU 56, ob der Diagnosezähler Njdg kleiner als eine obere Zählergrenze Ndiag ist. Der Diagnosezähler Njdg speichert einen Wert zum Zählen eines Zeitraums eines konzentrationserhaltenden Verfahrens (das im Folgenden beschrieben ist).
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Wenn die ECU 56 JA bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S20 fort. Bei dem Schritt S20 führt dann die ECU 56 eine UND-Operation einer Bedingung über die Abgasflussrate und einer Bedingung über die Katalysatortemperatur aus. Die ECU 56 bestimmt dann, ob das Operationsresultat wahr ist oder nicht, das heißt, ob beide Bedingungen erfüllt sind oder nicht. Die Bedingung für das Abgas besteht darin, dass die Abgasflussrate Gexst kleiner als eine vorbestimmte Flussrate Gmax ist. Die Bedingung für die Katalysatortemperatur besteht darin, dass die Temperatur der NOx-Katalysatoreinheit 40 (die im Folgenden als eine Katalysatortemperatur Tlnt beschrieben ist) größer als eine vorbestimmte Temperatur Tmin ist. Diese Bedingungen sind Bedingungen zum Vermeiden der Verringerung einer Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose der Katalysatoreinheit 40.
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Die Bedingung für die Abgasflussrate Gexst ist zuerst beschrieben. Die Menge des Reduktanten CO, mit dem die NOx-Katalysatoreinheit 40 pro Zeiteinheit versorgt wird, erhöht sich, sowie die Abgasflussrate Gexst größer wird. Nach einem Starten der Steuerung einer fetten Durchspülung wird die Haltezeit, wenn der Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 auf einem Wert gehalten wird, der dem Kraftstoffverhältnis nahe dem theoretischen Kraftstoffverhältnis entspricht, kurz. Wenn die Haltezeit kurz wird, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, wird unter der Bedingung, bei der sich das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 56 reduziert hat, möglicherweise keine ausreichende Zeit dafür sichergestellt, dass der Erfassungswert des Stromabwärts-Sensors 46 dem Wert folgt, der der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration in dem Abgas entspricht. In diesem Fall fällt möglicherweise die Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose der Katalysatoreinheit 40. Um eine solche Situation zu verhindern, ist die Bedingung für die Abgasflussrate Gexst derart eingestellt, dass die Abgasflussrate Gexst nicht übermäßig groß wird.
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Als Nächstes ist die Bedingung für die Katalysatortemperatur Tlnt beschrieben. Wenn die Katalysatortemperatur Tlnt zu niedrig ist, ist es, selbst wenn der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 niedrig ist und wenn NOx in der NOx-Katalysatoreinheit 40 absorbiert werden, möglicherweise wahrscheinlich, dass das Reduktant-CO durchgeht, ohne mit den NOx, die in der NO-Katalysatoreinheit 40 absorbiert werden, zu reagieren. In diesem Fall wird fälschlicherweise die Verschlechterung der NOx-Katalysatoreinheit 40 trotz eines niedrigen Grads der Verschlechterung der NOx-Katalysatoreinheit 40 als hoch diagnostiziert. Um eine solche Situation zu verhindern, ist die Bedingung für die Katalysatortemperatur eingerichtet.
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Die Katalysatortemperatur Tlnt wird beispielsweise auf der Basis des Erfassungswerts des Stromaufwärts-Abgastemperatursensors 44 berechnet.
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Wenn die ECU 56 bei dem Schritt S20 NEIN bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S22 fort, wobei dann die ECU 56 den Wert der Diagnose-Flag Xmon auf 0 einstellt. Wenn andererseits die ECU 56 bei dem Schritt S20 JA bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S24 fort. Bei dem Schritt S24 erhält die ECU 56 den Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 (konzentrationserhaltendes Verfahren) und bestimmt, ob der Erfassungswert AFlower des Stromabwärts-AS-Sensors 46 gleich oder kleiner als der Basiswert AFth, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, ist oder nicht.
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Wenn die ECU 56 bei dem Schritt S24 JA bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S26 fort, wobei die ECU 56 eine CO-Momentan-Durchgangsmenge ΔCO, die eine CO-Durchgangsmenge ΣCO pro Zeiteinheit ist, auf der Basis des Erfassungswerts des Stromabwärts-AF-Sensors 46, der bei dem Schritt S24 erhalten wird, berechnet. Bei einem folgenden Schritt S28 aktualisiert dann die ECU 56 durch Addieren der CO-Momentan-Durchgangsmenge ΔCO, die in der gegenwärtigen Steuerungsperiode berechnet wird, zu der CO-Durchgangsmenge ΣCO, die bei der letzten Steuerungsperiode erhalten wurde, die CO-Durchgangsmenge ΣCO. Die ECU 56 inkrementiert den Diagnosezähler Njdg um eins.
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Wenn die ECU 56 bei den Schritten S18 oder S24 NEIN bestimmt hat oder das Verfahren der Schritte S22 oder S28 beendet hat, schreitet der Fluss zu einem Schritt S30 fort, wobei dann die ECU 56 bestimmt, ob eine Terminierungsanfrage zum Terminieren der Steuerung einer fetten Durchspülung vorliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bestimmt, wenn die ECU 56 bestimmt, dass eine logische Addition von folgenden Bedingungen (A) und (B) wahr ist (das heißt die Bedingung (A) oder (B) erfüllt ist), dieselbe, dass eine Terminierungsanfrage vorliegt.
- (A) Eine Bedingung, bei der sich der Betriebsstatus der Maschine 10 plötzlich geändert hat.
- (B) Eine Bedingung, bei der die geschätzte absorbierte NOx-Menge ΣNOx durch die Steuerung einer fetten Durchspülung 0 wird, und der vorbestimmte Zeitraum vergangen ist, nachdem der Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 den Wert erreicht hat, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
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Der vorbestimmte Zeitraum ist hier auf den minimalen Wert des Zeitraums eingestellt, innerhalb dessen die absorbierte NOx-Menge durch die Steuerung einer fetten Durchspülung 0 werden kann, wenn die NOx-Katalysatoreinheit 40 normal ist, und die absorbierte NOx-Menge die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt ist.
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Wenn die Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird, wird die geschätzte absorbierte NOx-Menge durch Verwenden einer NOx-Beseitigungsmenge berechnet, die eine NOx-Menge ist, die aus der NOx-Katalysatoreinheit 40 pro Zeiteinheit beseitigt wird. Die NOx-Beseitigungsmenge wird beispielsweise auf der Basis des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Abgasflussrate berechnet, wenn die Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird. Dies basiert auf der Tatsache, dass sich die NOx-Beseitigungsmenge erhöht, sowie sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verglichen mit dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verringert, oder sowie sich die Abgasflussrate bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhöht.
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Wenn die ECU 56 bei dem Schritt S30 NEIN bestimmt, kehrt der Fluss zu dem Schritt S18 zurück. Wenn andererseits die ECU 56 JA bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S32 fort, wobei dann die ECU 56 die Steuerung einer fetten Durchspülung terminiert.
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Bei einem folgenden Schritt S34 bestimmt die ECU 56, ob die Diagnose-Flag Xmon '1' ist, und bestimmt, ob der Diagnosezähler Njdg die obere Zählergrenze Ndiag erreicht.
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Wenn die ECU 56 bei dem Schritt S34 bestimmt, dass die zwei Bedingungen erfüllt sind (JA), schreitet der Fluss zu einem Schritt S36 fort, wobei die ECU 56 bestimmt, ob die CO-Durchgangsmenge ΣCO den Verschlechterungsbestimmungswert Cdet überschreitet. Wenn die ECU 56 NEIN bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S38 fort, wobei die ECU 56 bestimmt, dass die NOx-Katalysatoreinheit 40 normal ist. Wenn andererseits die ECU 56 JA bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S40 fort, und die ECU 56 inkrementiert einen Bestimmungszähler Nflt um eins. Der Anfangswert des Bestimmungszählers Nflt ist auf 0 eingestellt. Bei dem Schritt S38 initialisiert ferner die ECU 56 den Bestimmungszähler Nflt und lässt Parameter, die bei Schritten S44 bis S50, die Verlängerungsverfahren (die im Folgenden beschrieben sind) bilden, geändert werden, zu Anfangswerten zurückkehren.
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Bei einem folgenden Schritt S42 bestimmt die ECU 56, ob der Bestimmungszähler Nflt kleiner als eine Bestimmungszählergrenze Ndet (eine ganze Zahl, die zwei oder mehr ist) ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Bestimmungszähler Ndet auf 2 eingestellt.
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Wenn die ECU 56 bei dem Schritt S42 JA bestimmt, schreitet der Fluss zu den Schritten S44 bis S50 fort.
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Bei dem Schritt S44 führt genauer gesagt die ECU 56 als das Verlängerungsverfahren ein Verfahren aus, bei dem die ECU 56 die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt um eine vorbestimmte Menge Δtgt erhöht. Ein Erhöhen der absorbierten Ziel-NOx-Menge Σtgt erhöht die absorbierte NOx-Menge zu Beginn der Steuerung einer fetten Durchspülung, was die Reaktionszeit des absorbierten NOx und des Reduktant-CO länger macht. Nachdem die Steuerung einer fetten Durchspülung gestartet ist, wird daher die Haltezeit, wenn die Sauerstoffkonzentration auf einem Wert gehalten wird, der dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, erhöht. Das Erhöhen der Haltezeit kann eine Zeit dafür sicherstellen, dass der Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 mit der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration in dem Abgas übereinstimmt, selbst wenn sich das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 verringert. Als ein Resultat wird die Verringerung der Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose der NOx-Katalysatoreinheit 40 vermieden.
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Bei dem folgenden Schritt S46 führt die ECU 56 als das Verlängerungsverfahren ein Verfahren aus, bei dem die ECU 56 einen Befehlswert AF des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses um einen vorbestimmten Wert Δaf erhöht. Ein Erhöhen des Befehlswerts AF verringert in dem Abgas pro Zeiteinheit eine Menge des Reduktant-CO, mit der die Katalysatoreinheit 40 versorgt wird. Die Menge des Verringerns des Reduktant-CO macht die Haltezeit länger, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Stromabwärtsseite der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf dem Wert beibehalten wird, der dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
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Bei dem folgenden Schritt S48 führt die ECU 56 als das Verlängerungsverfahren ein Verfahren aus, bei dem die ECU 56 die vorbestimmte Flussrate Gmax um eine vorbestimmte Menge Δgmax verringert. Das Verringern der vorbestimmten Flussrate Gmax verringert in dem Abgas pro Zeiteinheit eine Menge des Reduktant-CO, mit dem die Katalysatoreinheit 40 versorgt wird. Dies macht die Haltezeit länger, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Stromabwärtsseite der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf dem Wert beibehalten wird, der dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
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Bei dem folgenden Schritt S50 führt die ECU 56 als das Verlängerungsverfahren ein Verfahren aus, bei dem die ECU 56 die vorbestimmte Temperatur Tmin des Verfahrens bei dem Schritt S20 um eine vorbestimmte Menge Δtmin erhöht. Ein Erhöhen der vorbestimmten Temperatur Tmin fördert die Reaktion des Reduktant-CO und der absorbierten NOx, während die Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird. Dies macht die Haltezeit länger, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Stromabwärts-Seite der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf dem Wert beibehalten wird, der dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
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Die vorbestimmte Temperatur Tmin ist mit einer oberen Grenze versehen. Der Grund dafür besteht darin, dass ein übermäßiges Erhöhen der vorbestimmten Temperatur Tmin die Reaktion des Reduktant-CO und des absorbierten NOx in der Katalysatoreinheit 40 fördert. Dies verursacht, dass die NOx-Katalysatoreinheit 40 fälschlicherweise trotz des großen Verschlechterungsgrads der NOx-Katalysatoreinheit 40 als normal diagnostiziert wird. Ein Vorsehen der oberen Grenze kann daher einen solchen Fehler verhindern.
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5 zeigt Wirkungen des im Vorhergehenden beschriebenen Verlängerungsverfahrens. (a) bis (c) von 5 entsprechen (a) bis (c) von 3.
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Wie in (b) von 5 gezeigt ist, besitzt, wenn der Stromabwärts-AF-Sensor 46 normal ist, der Übergang des Erfassungswerts des Stromabwärts-Sensors 46 einen großen Unterschied, wenn der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 groß ist und wenn derselbe klein ist, ungeachtet dessen, ob das Verlängerungsverfahren durchgeführt wird.
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Verglichen damit besitzt, wie in (c) von 5 durch die Strichpunktlinie und die Zweipunkt-Strichpunktlinie gezeigt ist, wenn das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 reduziert ist, und das Verlängerungsverfahren nicht durchgeführt wird, der Übergang des Erfassungswerts des Stromabwärts-Sensors 46 einen kleinen Unterschied zwischen dem, wenn der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 groß ist, und dem, wenn derselbe klein ist. Wie in (c) von 5 durch die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie gezeigt ist, kann andererseits, wenn das Verlängerungsverfahren durchgeführt wird, der Übergang des Erfassungswerts des Stromabwärts-Sensors 46 einen großen Unterschied dazwischen haben, wenn der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 groß ist und wenn derselbe klein ist.
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Zu der Beschreibung von 4 zurückkehrend, schreitet, wenn die ECU 56 NEIN bestimmt, das heißt, wenn die ECU 56 bestimmt, dass die CO-Durchgangsmenge den Verschlechterungsbestimmungswert Cdet wieder überschritten hat, das Verfahren zu einem Schritt S52 fort. Bei dem Schritt S52 bestimmt die ECU 56, dass die NOx-Katalysatoreinheit 40 verschlechtert ist.
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Wenn die ECU 56 bei dem Schritt S34 NEIN bestimmt, oder wenn die ECU 56 das Verfahren der Schritte S38, S50 oder S52 beendet, hält die ECU 56 diesen Fluss bis zu der nächsten Iteration an.
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6 zeigt ein Zeitdiagramm eines Beispiels des Verschlechterungsdiagnoseverfahrens. Bei diesem Beispiel ist das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 reduziert, und der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 ist klein. (a) von 6 zeigt genauer gesagt einen Übergang der geschätzten absorbierten NOx-Menge ΣNOx, (b) von 6 zeigt einen Übergang einer Flag Frich einer Steuerung einer fetten Durchspülung, (c) von 6 zeigt einen Übergang eines Übergangs des Erfassungswerts des Stromabwärts-AF-Sensors 46, (d) von 6 zeigt einen Übergang der CO-Durchgangsmenge ΣCO, (e) von 6 zeigt einen Übergang des Diagnosezählers Njdg, und (f) von 6 zeigt einen Übergang des Bestimmungszählers Nflt. Die Flag Frich einer Steuerung einer fetten Durchspülung gibt einen Befehl zum Ausführen der Steuerung einer fetten Durchspülung durch 1 ab und einen Befehl zum Stoppen der Steuerung einer fetten Durchspülung durch 0 ab.
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Bei dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, bestimmt zu einer Zeit t1 die ECU 56, dass die geschätzte absorbierte NOx-Menge ΣNOx die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt überschreitet. Auf der Basis des Bestimmungsresultats schaltet dann die ECU 56 die Flag Frich einer Steuerung einer fetten Durchspülung auf 1 und startet die Steuerung einer fetten Durchspülung. Danach erfasst die ECU 56, dass der Erfassungswert AFlower des Stromabwärts-AF-Sensors 46 den Basiswert AFth, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, zu der Zeit t2 erreicht, und startet dann damit, ein erstes konzentrationserhaltendes Verfahren auszuführen. Bei dem ersten konzentrationserhaltenden Verfahren erhält genauer gesagt die ECU 56 die CO-Durchgangsmenge ΣCO und zählt den Diagnosezähler Njdg von der Zeit t2 hoch.
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Zu einer Zeit t3 bestimmt dann, wenn bestimmt wird, dass der Diagnosezähler Njdg die obere Zählergrenze Ndiag erreicht, die ECU 56, dass die CO-Durchgangsmenge ΣCO den Verschlechterungsbestimmungswert Cdet überschreitet. Danach stoppt zu einer Zeit t4 die ECU 56 die Steuerung einer fetten Durchspülung und inkrementiert den Diagnosezähler Nflt um eins. Die ECU 56 führt ferner das Verlängerungsverfahren, wie zum Beispiel ein Verfahren, bei dem die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt um die vorbestimmte Menge Δtgt erhöht wird, aus.
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Zu einer Zeit t5, wenn bestimmt wird, dass die geschätzte absorbierte NOx-Menge ΣNOx die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt erreicht (derzeitige Σtgt = letzte Σtgt + Δtgt), startet dann die ECU 56 wieder die Steuerung einer fetten Durchspülung. Danach erfasst die ECU 56, dass der Erfassungswert AFlower des Stromabwärts-AF-Sensors 46 den Wert AFth, der dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, zu einer Zeit t6 erreicht, und startet dann damit, ein zweites konzentrationserhaltendes Verfahren auszuführen. Bei dem zweiten konzentrationserhaltenden Verfahren erhält genauer gesagt die ECU 56 die CO-Durchgangsmenge ΣCO und zählt den Diagnosezähler Njdg von der Zeit t6 hoch.
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Zu einer Zeit t7, wenn bestimmt wird, dass der Diagnosezähler Njdg die obere Zählergrenze Ndiag erreicht, bestimmt dann die ECU 56, dass die CO-Durchgangsmenge ΣCO kleiner als der Verschlechterungsbestimmungswert Cdet ist. Die ECU 56 diagnostiziert daher die NOx-Katalysatoreinheit 40 als normal und initialisiert dann den Bestimmungszähler Nflt zu der Zeit t7.
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Wirkungen des Verlängerungsverfahrens sind als Nächstes beschrieben. (a) von 7 zeigt genauer gesagt einen Übergang der geschätzten absorbierten NOx-Menge ΣNOx, und (b) von 7 zeigt einen Übergang der NOx-Absorbierrate.
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Bei dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, ist der Anfangswert der absorbierten Ziel-NOx-Menge Σtgt auf niedrig eingestellt. Das Ansprechvermögen des Stromabwärts-Sensors verringert sich mit einer niedrigen Frequenz, wobei dies ein anormaler Fall ist. Die NOx-Absorbierrate kann daher auf einem hohen Pegel beibehalten werden, bis die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt bei dem Verlängerungsverfahren erhöht wird. Darum kann die Durchschnittsbeseitigungsfähigkeit während der Lebensdauer der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf einem hohen Pegel beibehalten werden.
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Verglichen damit kann beispielsweise, wenn eine Konfiguration, bei der die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt auf hoch eingestellt ist, vorbereitend auf die Eigenschaft der Verringerung des Ansprechvermögens des Stromabwärts-AF-Sensors 46 angewendet wird, die NOx-Absorbierrate nicht auf einem hohen Pegel beibehalten werden, wie es in 8 gezeigt ist. (a) und (b) von 8 entsprechen (a) und (b) von 7.
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Gemäß dem im Vorhergehenden beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel können die folgenden Wirkungen erhalten werden.
- (1) Das Verlängerungsverfahren weist das Verfahren, das die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt um die vorbestimmte Menge Δtgt erhöht, das Verfahren, das den Befehlswert AF des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses um die vorbestimmte Menge Δaf erhöht, das Verfahren, das die vorbestimmte Flussrate Gmax um die vorbestimmte Menge Δgmax verringert, und das Verfahren auf, das die vorbestimmte Temperatur um die vorbestimmte Menge Δtmin erhöht. Dies kann die Zeit sicherstellen, wenn der Erfassungswert dem Wert folgt, der der tatsächlichen Sauerstoffkonzentration in dem Abgas entspricht.
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Die im Vorhergehenden beschriebenen Konfigurationen ermöglichen, dass die Anfangswerte der absorbierten Ziel-NOx-Menge Σtgt und der Befehlswert AF des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses niedrig eingestellt werden. Dies kann ferner die Durchschnittsbeseitigungsfähigkeit während der Lebensdauer der NOx-Katalysatoreinheit 40 halten, um auf einem hohen Pegel zu sein. Gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Konfigurationen kann ferner der Anfangswert der vorbestimmten Flussrate Gmax auf hoch eingestellt sein, und der Anfangswert der vorbestimmten Temperatur Tmin kann auf niedrig eingestellt sein. Dies kann die Häufigkeit der Verschlechterungsdiagnose der NOx-Katalysatoreinheit 40 während der Lebensdauer der NOx-Katalysatoreinheit 40 erhöhen.
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Ein Einstellen des Befehlswerts AF des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf niedrig trägt zu einem Erhöhen der NOx-beseitigenden Fähigkeit der NOx-Katalysatoreinheit 40, wie es im Folgenden beschrieben ist, bei. Das heißt die Ausführung der Steuerung einer fetten Durchspülung ist der Betriebsbedingung der Maschine 10 unterworfen, wie es im Vorhergehenden über das Verfahren des Schritts S30, der in 4 gezeigt ist, beschrieben ist. Daher macht das Erhöhen der NOx-beseitigenden Fähigkeit der NOx-Katalysatoreinheit eine Schnelligkeit eines Reduzierens und Beseitigens der absorbierten NOx notwendig. Die Zeit, die zum Reduzieren und Beseitigen notwendig ist, ist hier kürzer, sowie der Befehlswert AF des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses niedriger ist. Ein Einstellen des Befehlswerts AF des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf niedrig trägt daher zu einem Erhöhen der NOx-beseitigenden Fähigkeit der NOx-Katalysatoreinheit 40 bei.
- (2) Die ECU 56 führt das Verlängerungsverfahren aus, nachdem dieselbe bestimmt hat, dass die CO-Durchgangsmenge den Verschlechterungsbestimmungswert Cdet einmal überschritten hat. Unter der Bedingung, unter der das Verlängerungsverfahren ausgeführt wird, wenn die ECU 56 bestimmt, dass die CO-Durchgangsmenge den Verschlechterungsbestimmungswert Cdet wieder überschritten hat, diagnostiziert dieselbe dann die NOx-Katalysatoreinheit 40 als verschlechtert. Selbst wenn daher das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 reduziert ist, kann die Verringerung der Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose der NOx-Katalysatoreinheit 40 vermieden werden.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Im Folgenden ist ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Betonung der Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug nehmend auf 9 und die anderen Zeichnungen beschrieben.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein zusätzlich zu dem Fluss, der in 4 gezeigt ist, Terminierungsverfahren ausgeführt.
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9 zeigt den Fluss des Terminierungsverfahrens gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Die ECU 56 wiederholt dieses Verfahren beispielsweise in einer vorbestimmten Periode.
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In dem Fluss bestimmt bei einem Schritt S54 die ECU 56 zuerst, ob die Temperatur Tα, die durch den Stromabwärts-Abgastemperatursensor 48 erfasst wird, höher als eine Schwellentemperatur Tth während eines vorbestimmten Zeitraums war. Dieses Verfahren ist ein Verfahren zum Bestimmen, ob sich das Ansprechvermögen des Stromabwärts-AF-Sensors 46 regeneriert. Das heißt ein kontinuierliches Halten des Abgases auf einer hohen Temperatur befreit wahrscheinlich von dem Ruß, der an dem Stromabwärts-AF-Sensor 46 haftet, wie zum Beispiel dem Ruß, der den Stromabwärts-Sensor 48 verstopft.
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Wenn die ECU bei dem Schritt S54 JA bestimmt, schreitet der Fluss zu einem Schritt S56 fort, da angenommen wird, dass die Reduktion des Ansprechvermögens des Stromabwärts-AF-Sensors 46 gelöst ist. Bei dem Schritt S56 lässt die ECU 56 die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt, den Befehlswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF, die vorbestimmte Flussrate Gmax und die vorbestimmte Temperatur Tmin zu den jeweiligen Anfangswerten zurückkehren. Das heißt das Terminierungsverfahren ist ein Verfahren zum Terminieren des Verlängerungsverfahrens bei den Schritten S44 bis S50. Dieses Verfahren wird auf der Basis der Tatsache ausgeführt, dass sich wahrscheinlich die Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose der NOx-Katalysatoreinheit 40 nicht reduzieren wird, selbst wenn die absorbierte Ziel-NOx-Menge Σtgt und so weiter zu dem Anfangswert zurückkehrt.
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Wenn die ECU 56 bei dem Schritt S54 NEIN bestimmt oder das Verfahren des Schritts S56 beendet, wird der Fluss bis zu der nächsten Iteration angehalten.
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Ein Anwenden des Terminierungsverfahrens kann die NOx-Absorbierrate der NOx-Katalysatoreinheit 40 auf einem hohen Pegel beibehalten.
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[Andere Modifikationen]
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Obwohl die Erfindung hinsichtlich der spezifischen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sind viele Variationen und Modifikationen Fachleuten in der Technik beim Lesen der vorliegenden Anmeldung offensichtlich. Es ist daher die Absicht, dass die Ansprüche so breit wie möglich angesichts des Stands der Technik interpretiert werden, um alle solche Variationen und Modifikationen zu umfassen.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt die ECU 56, ob die CO-Durchgangsmenge den Verschlechterungsbestimmungswert Cdet jedes Mal überschreitet, wenn dieselbe die Steuerung einer fetten Durchspülung ausführt. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf begrenzt. Alternativ kann die ECU 56 beispielsweise die Bestimmung jedes Mal ausführen, wenn dieselbe die Steuerung einer fetten Durchspülung mehr als einmal ausführt.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Bestimmungszählergrenze Ndet auf drei oder mehr eingestellt sein. Die Bestimmungszählergrenze Ndet kann auf der Basis eines Bedarfs zum Erhöhen der Genauigkeit der Verschlechterungsdiagnose und eines Bedarfs zum Fixieren des Resultats der Verschlechterungsdiagnose eingestellt werden.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Steuerung einer fetten Durchspülung zu einem Zeitpunkt gestoppt werden, wenn die absorbierte NOx-Menge ΣNOx auf einen Wert reduziert ist, der etwas größer als null ist.
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Die Verlängerungseinrichtung ist nicht auf das bei dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Beispiel begrenzt. Anstelle eines Ausführens von allen Verlängerungsverfahren, die aus den Schritten S44, S46, S48 und S50, die in 4 gezeigt sind, gebildet sind, kann beispielsweise lediglich ein Teil der Verlängerungsverfahren ausgeführt werden. Selbst dann kann sich unter der Bedingung, unter der die Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird, die Zeit, wenn der Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird, erhöhen.
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Die Verlängerungseinrichtung ist nicht auf eine Einrichtung begrenzt, die die absorbierte Zielmenge Σtgt etc. jedes Mal allmählich ändert, wenn die Steuerung einer fetten Durchspülung ausgeführt wird, nachdem bestimmt wurde, dass die CO-Durchgangsmenge ΣCO den Verschlechterungsbestimmungswert Cdet einmal überschritten hat. Wenn alternativ beispielsweise die Bestimmungszählergrenze Ndet auf drei oder mehr eingestellt ist, kann nach der ersten Bestimmung die geänderte absorbierte Ziel-NOx-Menge lediglich bei der nächsten Ausführung der Steuerung einer fetten Durchspülung verwendet werden.
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Die Bestimmungseinrichtung ist nicht auf dieselbe, die bei dem ersten Ausführung gezeigt ist, begrenzt. Alternativ kann beispielsweise die Bestimmung auf der Basis des Ableitungswerts des Erfassungswerts des Stromabwärts-AF-Sensors 46 ausgeführt werden. Der Ableitungswert wird genauer gesagt beispielsweise erhalten, nachdem der Erfassungswert des Stromabwärts-AF-Sensors 46 den Wert erreicht hat, der dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Eine Diagnosezeit, wenn der erhaltene Ableitungswert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, wird dann erhalten, und es wird bestimmt, ob die erhaltene Zeit kleiner als eine vorbestimmte Zeit ist. Dies basiert auf der Tatsache, dass die Diagnosezeit kürzer ist, sowie der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit größer ist. Ein Fall, bei dem bestimmt wird, dass die Diagnosezeit kleiner als die vorbestimmte Zeit ist, ist gleich einem Fall, bei dem bestimmt wird, dass der Verschlechterungsgrad der NOx-Katalysatoreinheit 40 einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Nicht nur ein AF-Sensor, sondern ferner ein Sensor, der zu einem AF-Sensor ähnliche Funktionen hat, kann als der Sauerstoffkonzentrationssensor verwendet sein.
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Die interne Verbrennungsmaschine ist nicht auf lediglich eine interne Verbrennungsmaschine eines Verdichtungszündungstyps begrenzt, sondern die vorliegende Erfindung kann ferner auf eine interne Verbrennungsmaschine eines funkengezündeten Typs angewendet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 08-232644 A [0002]
- JP 2004-68694 A [0005]
