DE102013201051B4

DE102013201051B4 - Emissionsregelungssystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102013201051B4
Application number: DE102013201051.6A
Authority: DE
Inventors: Hirohiko Ota
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: JP2013155644A; JP5716687B2; DE102013201051A1

Abstract

Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors, das einen NOx-Umwandlungskatalysator umfasst, der mit einem ihm zugeführten Reduktionsmittel NOx umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass: das Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt wird, während der Motor in einem Kraftstoffabsperrmodus arbeitet, in dem eine Kraftstoffeinspritzung von Einspritzventilen (4a, 4b, 4c, 4d) gestoppt ist, und das Reduktionsmittel zugeführt wird, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) niedriger als ein vorbestimmter Wert (α) ist, und eine Strömungsrate der Abgase in einem Abgaskanal erhöht wird, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert (α) ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Emissionsregelungssystem für einen Verbrennungsmotor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors umfasst einen NOx-Umwandlungskatalysator, der in Abgasen enthaltene Stickoxide (NOx) umwandelt. In dem Emissionsregelungssystem wird ein Reduktionsmittel wie etwa wässrige Harnstofflösung (d. h. eine wässrige Lösung von Harnstoff) in einen Abgaskanal einspritzt. Wenn das eingespritztes Reduktionsmittel den NOx-Umwandlungskatalysator erreicht, wird ein von dem Reduktionsmittel erzeugtes Ammoniak an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbiert. Dann werden die NOx durch das an dem Katalysator adorbierte Ammoniak reduziert und umgewandelt.
In einem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-255937 ( JP 2008-255 937 A ) beschriebenen System wird, wenn bestimmt wird, dass die Speicherkapazität eines Reduktionsmittels in einem NOx-Umwandlungskatalysator größer als eine erlaubte obere Grenzkapazität ist, die Zufuhr des Reduktionsmittels unterdrückt, so dass die Menge des an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbierten Reduktionsmittels auf eine geeignete Menge geregelt wird.
Mit steigender Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysator nimmt die Menge an adsorbiertem Ammoniak ab und die Menge an von dem NOx-Umwandlungskatalysator freigegebenen Ammoniak nimmt zu. Demzufolge kann der NOx-Umwandlungskatalysator keine ausreichende Menge an Ammoniak adsorbieren, wenn es wahrscheinlich ist, dass die Abgastemperatur zunimmt, zum Beispiel während der Fahrt des Fahrzeugs, selbst wenn dem Katalysator das Reduktionsmittel zugeführt wird, was es kann zum Beispiel der NOx-Umwandlungswirkungsgrad des NOx-Umwandlungskatalysator verringert sein.
Die JP 2009-127 496 A , die WO 2011/070 647 A1 und die US 2010/0 229 530 A1 of- fenbaren jeweils ein Emissionsregelungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt ein Abgasemissionssystem eines Verbrennungsmotors bereit, das eine günstige Adsorption von Ammoniak an einem NOx-Umwandlungskatalysator ermöglicht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors, der einen NOx-Umwandlungskatalysator umfasst, der NOx mit einem ihm zugeführten Reduktionsmittel umwandelt, wobei das Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt wird, während der Motor in einem Kraftstoffabsperrungsmodus arbeitet, in dem die Einspritzung von Kraftstoff von Einspritzventilen gestoppt ist.
Wenn von den Einspritzventilen Kraftstoff eingespritzt wird, werden NOx in den Brennräumen erzeugt. Wenn das Reduktionsmittel dann in einen Abgaskanal eingespritzt wird, wenn NOx erzeugt ist, reagiert ein Teil des Reduktionsmittels mit den NOx in den Abgasen, bevor er den NOx-Umwandlungskatalysator erreicht. Daher wird die Menge des den NOx-Umwandlungskatalysator erreichenden Reduktionsmittels um eine Menge verringert, die derjenigen des oben genannten Teils des Reduktionsmittels entspricht, der mit den NOx reagiert, und die Menge an adsorbiertem Ammoniak wird ebenfalls um eine Menge verringert, die der Verringerung der Menge des Reduktionsmittels entspricht.
Hingegen werden keine NOx in den Brennräumen erzeugt, wenn sich der Motor in einem Kraftstoffabsperrungsmodus befindet, in dem die Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzventilen gestoppt ist. In dem oben beschriebenen System wird das Reduktionsmittel während der Kraftstoffabsperrung in den Abgaskanal eingespritzt. Das so während der Kraftstoffabsperrung eingespritzte Reduktionsmittel erreicht den NOx-Umwandlungskatalysator wie es ist, ohne mit den NOx in den Abgasen zu reagieren. Demzufolge ist, wenn das Reduktionsmittel während der Kraftstoffabsperrung eingespritzt wird, die Menge des Reduktionsmittels, das den NOx-Umwandlungskatalysator erreicht, im Vergleich mit dem Fall, in dem die gleiche Menge an Reduktionsmittel während der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, erhöht, und die Menge an adsorbiertem Ammoniak ist ebenfalls erhöht.
Da die Temperatur in dem Abgaskanal während der Kraftstoffabsperrung niedriger ist als während der Kraftstoffeinspritzung, ist auch die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators verringert, und eine erhöhte Menge an Ammoniak kann an dem Katalysator adsorbiert werden. Somit kann bei der oben geschriebenen Anordnung das eingespritzte Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator mit erhöhter Zuverlässigkeit zugeführt werden, und das Reduktionsmittel wird in einem Zustand eingespritzt, in dem der Katalysator dazu geeignet ist, eine erhöhte Menge an Ammoniak zu adsorbieren, so dass die Adsorption von Ammoniak an dem NOx-Umwandlungskatalysator in günstiger Weise durchgeführt werden kann.
In dem oben beschriebenen Emissionsregelungssystem kann das Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt werden, bis eine Menge an an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbierten Ammoniak eine auf der Grundlage einer Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators eingestellten Soll-Adsorptionsmenge erreicht und die während der Kraftstoffabsperrung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge kann größer als die während der Kraftstoffeinspritzung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge sein.
Wie es oben beschrieben ist, ändert sich die Menge an an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbiertem Ammoniak in Abhängigkeit von der Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators. Demzufolge wird in der oben beschriebenen Anordnung die Soll-Adsorptionsmenge an Ammoniak auf der Grundlage der Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators eingestellt, und das Reduktionsmittel wird eingespritzt, bis die Menge an an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbiertem Ammoniak die Soll-Adsorptionsmenge erreicht, so dass die Soll-Adsorptionsmenge an Ammoniak an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbiert werden kann. Da die Menge an an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbiertem Ammoniak während der Kraftstoffabsperrung im Vergleich zu derjenigen während der Kraftstoffeinspritzung erhöht ist, wie es oben beschrieben ist, wird die während der Kraftstoffabsperrung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge größer gemacht als die Soll-Adsorptionsmenge während der Kraftstoffeinspritzung. Demzufolge kann während der Kraftstoffabsperrung eine größere Menge an Ammoniak an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbiert werden im Vergleich zu dem Fall, in dem die Soll-Adsorptionsmenge nicht auf diese Wiese geändert ist.
In dem oben beschriebenen Emissionsregelungssystem kann das Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt werden, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und eine Strömungsrate der Abgase in einem Abgaskanal kann erhöht sein, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als ein vorbestimmter Wert ist.
Wie es oben beschrieben ist, ist mit zunehmender Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators die Menge an adsorbiertem Ammoniak verringert und die Menge an von dem NOx-Umwandlungskatalysator gelöstem Ammoniak erhöht. Daher ist es wünschenswert, das Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator zuzuführen, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger als der vorbestimmte Wert ist, das heißt, wenn der Katalysator dazu geeignet ist, zu einem gewissen Grad Ammoniak zu adsorbieren, so das Ammoniak in geeigneter Weise an dem NOx-Umwandlungskatalysator adsorbiert wird.
Jedoch besteht die Möglichkeit, dass die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysator gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert wird, zum Beispiel während der Kraftstoffabsperrung, unmittelbar nach einem Motorhochlastbetrieb. In diesem Fall kann das Reduktionsmittel nicht in den Abgaskanal eingespritzt werden, bis die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators niedriger als der vorbestimmte Wert ist. Somit wird in der oben beschriebenen Anordnung, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert ist und das Reduktionsmittel nicht in den Abgaskanal eingespritzt werden kann, die Strömungsrade der Abgase in dem Abgaskanal erhöht. Wenn die Strömungsrate der Abgase während der Kraftstoffabsperrung erhöht ist, wird die Menge an in den Abgaskanal einströmenden Frischluft stark erhöht und die so vermehrte Frischluft unterstützt die Kühlung des NOx-Umwandlungskatalysators. Daher kann in der oben beschriebenen Anordnung das Reduktionsmittel zu einem früheren Zeitpunkt eingespritzt werden, selbst wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators während der Kraftstoffabsperrung hoch ist.
In dem oben beschriebenen Emissionsregelungssystem kann ein Turoblader variabler Geometrie, das eine Leitklappe besitzt, in dem Abgaskanal des Verbrennungsmotors angeordnet sein, und der Öffnungsgrad der Leitklappe kann korrigiert werden, indem er vergrößert wird, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert ist.
Bei der oben beschriebenen Anordnung wird die Öffnung der Leitklappe verringert und die Strömungsrate der Abgase in dem Abgaskanal vergrößert.
In dem oben beschriebenen Emissionsregelungssystem ist ein Drosselventil, das eine Menge an Ansaugluft steuert, in einem Ansaugkanal des Verbrennungsmotors angeordnet, und der Öffnungsrgrad des Drosselventils kann so korrigiert werden, dass er vergrößert ist, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie doer höher als der vorbestimmte Wert ist.
Bei der oben beschriebenen Anordnung wird die Öffnung des Drosselventils, das in dem Ansaugkanal angeordnet ist, vergrößert, so dass die Menge der während der Kraftstoffabsperrung in den Abgaskanal strömenden Frischluft erhöht ist und die Strömungsrate der Abgase in dem Abgaskanal erhöht ist.
In dem oben beschriebenen System kann die Temperatur der in den NOx-Umwandlungskatalysator strömenden Abgase als ein geeigneter Wert der Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN 4
Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen sind nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
1 eine schematische Ansicht ist, die einen Verbrennungsmotor zeigt, in dem ein Abgasregelungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, sowie dessen periphere Anordnung;
2 eine Kennlinie ist, die die Beziehung zwischen der Temperatur eines Katalysators und der Menge an an dem Katalysator adsorbiertem Ammoniak ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das eine Folge von Schritten eines Ammoniak-Adorptionsprozesses ist, der in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird; und
4 ein Flussdiagramm ist, das eine Folge von Schritten eines Teils eines in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung durchgeführten Ammoniak-Adsorptionsprozesses zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der Erfindung in der Form eines Emissionsregelungssystems eines Verbrennungsmotors ist nachfolgend mit Bezug auf 1–3 beschrieben. Es ist zu beachten, das ”strömungsaufwärts” und ”strömungsabwärts”, erwähnt in dieser Beschreibung, jene sind, wie sie sich in Strömungsrichtung der Abgase in einem Abgassystem ergeben.
1 zeigt schematisch einen Dieselmotor (der nachfolgend einfach als ”Motor” bezeichnet ist), in dem das Emissionsregelungssystem gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, sowie dessen periphere Anordnung. Der Motor 1 umfasst mehrere Zylinder #1–#4. Mehre Einspritzventile 4a–4d sind in einem Zylinderkopf 2 des Motors 1 befestigt. Die Einspritzventile 4a–4d sind dazu geeignet, Kraftstoff in Brennräumen der jeweiligen Zylinder #1–#4 einzuspritzen. Der Zylinderkopf 2 umfasst Ansaugöffnungen, durch die Frischluft in die Zylinder eingeleitet wird, und Abgasöffnungen 6a–6d, durch die Abgase von den Zylindern abgeführt werden, so dass diese Öffnungen den jeweiligen Zylindern #1–#4 entsprechen.
Die Einspritzventile 4a–4d sind mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung 9 verbunden, in der mit Druck beaufschlagter Kraftstoff gespeichert ist. Die gemeinsame Kraftstoffleitung 9 ist mit einer Versorgungspumpe 10 verbunden. Die Versorgungspumpe 10 saugt Kraftstoff in einen Kraftstofftank und liefert mit hohem Druck beaufschlagten Kraftstoff an die gemeinsame Kraftstoffleitung 9. Der der gemeinsamen Kraftstoffleitung 9 zugeführte, mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff wird von den Einspritzventile 4a–4d in den entsprechenden Zylinder eingespritzt, wenn das Einspritzventil 4a–4d geöffnet wird.
Ein Ansaugkrümmer 7 ist mit den Einlassöffnungen verbunden. Der Ansaugkrümmer 7 ist mit einem Einlasskanal 3 verbunden. Ein Ansaugdrosselventil 16 zur Einstellung der Menge der Ansaugluft ist in dem Einlasskanal 3 angeordnet.
Ein Abgaskrümmer 8 ist mit den Abgasöffnungen 6a–6d verbunden. Der Abgaskrümmer 8 ist mit einem Abgaskanal 26 verbunden. Ein Turbolader 11 variabler Geometrie zum Aufladen der in die Zylinder zu saugenden Ansaugluft unter Ausnutzung des Abgasdrucks ist in dem Abgaskanal 26 angeordnet. In dem Turbolader 11 ist eine Leitklappe 11v zur Einstellung der Strömungsrate der Abgase auf der Einlassseite einer abgasseitigen Turbine des Turboladers 11 angeordnet, und die Öffnung der Leitklappe 11v wird in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen verändert. Zum Beispiel wird die Öffnung der Leitklappe 11v in einem Niedriglastbereich klein eingestellt, so dass der dynamische Druck der Abgase erhöht wird, selbst wenn die Strömungsrate der Abgase gering ist. Andererseits wird die Öffnung der Leitklappe 11v in einem Hochlastbereich groß eingestellt, so dass der Druckverlust der Abgases verringert ist, wenn die Strömungsrate der Abgase groß ist.
Ein Ladeluftkühler 18 ist zwischen einem einlassseitigen Kompressor des Turboladers 11 und dem Einlassdrosselventil 16 in dem Ansaugkanal 3 angeordnet. Der Ladeluftkühler 18 dient der Kühlung der Ansaugluft, die durch die Aufladung des Turboladers 11 eine erhöhte Temperatur besitzt.
Eine erste Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30, die Abgase reinigt, ist in dem Abgaskanal 26, strömungsabwärts der abgasseitigen Turbine des Turboladers 11 angeordnet. Die erste Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 umfasst einen Oxidationskatalysator 31 und einen DPF-Katalysator 32, die, betrachtet in der Strömungsrichtung der Abgase, hintereinander angeordnet sind.
Der Oxidationskatalysator 13 trägt einen Katalysator, der in den Abgasen enthaltene HC oxidiert. Der DPF-Katalysator 32, der ein Filter zum Fangen von PM (Feinstäuben) in den Abgasen dient, ist aus einem porösen keramischen Material gebildet und trägt einen Katalysator zur Förderung der Oxidation der PM. Die PM in den Abgasen werden gefangen, wenn sie durch die porösen Wände des DPF-Katalysators 32 hindurchtreten.
Ein Kraftstoffzugabeventil 5 zur Zufuhr von Kraftstoff als einem Additiv zu dem Oxidationskatalysator 31 und dem DPF-Katalysator 32 ist in der Umgebung eines Gassammelabschnitts des Abgaskrümmers 8 angeordnet. Das Kraftstoffzugabeventil 5 ist über eine Kraftstoffzufuhrleitung 27 mit der Versorgungspumpe 10 verbunden. Die Position, an der das Kraftstoffzugabeventil 5 befestigt ist, kann je nach Notwendigkeit verändert werden, solange sich das Kraftstoffzugabeventil 5 strömungsaufwärts der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 in dem Abgassystem, befindet.
Wenn die Menge der durch den DPF-Katalysator 32 gefangenen PM einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird ein Prozess zur Regenerierung des DPF-Katalysators 32 gestartet und der Kraftstoff wird von dem Kraftstoffzugabeventil 5 in den Abgaskrümmer 8 eingespritzt. Der von dem Kraftstoffzugabeventil 5 eingespritzte Kraftstoff wird verbrannt, wenn er den Oxidationskatalysator 31 erreicht, so dass die Abgastemperatur erhöht wird. 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, so dass der DPF-Katalysator 32 regeneriert wird.
Eine zweite Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40, die Abgase reinigt, ist strömungsabwärts der ersten Abgasreinigungsvorrichtung 30 in dem Abgaskanal 26 angeordnet. Ein NOx-Katalysator vom selektiv reduzierenden Typ (im Folgenden ”SCR-Katalysator” genannt) 41 als einem NOx-Umwandlungskatalysator zur Reduzierung und Umwandlung von NOx in den Abgasen mit Hilfe eines Reduktionsmittels, ist in der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40 angeordnet.
Eine dritte Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50, die Abgase reinigt, ist strömungsabwärts der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40 in dem Abgaskanal 26 angeordnet. Ein Ammoniak-Oxidationskatalysator 51 zur Umwandlung von Ammoniak in den Abgasen ist in der dritten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 angeordnet.
Der Motor 1 umfasst einen Mechanismus 200 zum Zuführen wässrige Harnstofflösung als einen Reduktionsmittels-Zuführmechanismus eines zu dem SCR-Katalysator 41. Der Mechanismus 200 zum Zuführen wässrige Harnstofflösung besteht im Wesentlichen aus einem Tank 210, in dem wässrige Harnstofflösung (d. h. eine wässrige Lösung von Harnstoff) gespeichert ist, einem Harnstoffzugabeventil 230 zum Einspritzen und Zuführen von wässrige Harnstofflösung in den Abgaskanal 26, einem Zuführungskanal 240, der das Harnstoffzugabeventil 230 mit dem Tank 210 verbindet, und eine Pumpe 220, die in dem Zuführkanal 240 angeordnet.
Das Harnstoffzugabeventil 230 ist zwischen der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 und der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40 in dem Abgaskanal 26 angeordnet, und ein Einspritzloch des Harnstoffzugabeventils 230 ist in Richtung des SCR-Katalysators 41 offen. Wenn das Harnstoffzugabeventil 230 geöffnet ist, wird wässrige Harnstofflösung eingespritzt und über die Zuführleitung 240 in den Abgaskanal 26 geleitet.
Die Pumpe 220 ist eine elektrische Pumpe und fördert wässrige Harnstofflösung von dem Tank 210 in Richtung des Harnstoffzugabeventils 230, wenn sie sich in positiver Richtung dreht. Während der Rückwärtsdrehung hingegen fördert die Pumpe 220 wässrige Harnstofflösung von dem Harnstoffzugabeventil 230 in Richtung des Tanks 210. Insbesondere wird während der Rückwärtsdrehung der Pumpe 220 wässrige Harnstofflösung von dem Harnstoffzugabeventil 230 und der Zuführleitung 40 gesammelt und zu dem Tank 210 zurückbefördert.
Eine Zerstäubungsplatte 60 zur Feinverteilung der von dem Harnstoffzugabeventil 230 eingespritzten wässrigen Harnstofflösung, um so eine Verdüsung der wässrigen Harnstofflösung zu untersützen, ist zwischen dem Harnstoffzugabeventil 230 und dem SCR-Katalysator 41 in dem Abgaskanal 26 angeordnet.
Wenn die von dem Harnstoffzugabeventil 230 eingespritzte wässrige Harnstofflösung den SCR-Katalysator 41 erreicht, wird die von dem Ammoniak erzeugte wässrige Harnstofflösung an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiert. Das an dem SCR-Katalysator 41 adsorbierte Ammoniak wird zur Reduzierung und Umwandlung von NOx verwendet.
Der Motor 1 umfasst ferner ein Abgasrückführungssystem (das nachfolgend als ”EGR-System” bezeichnet ist). Das EGR-System ist dazu geeignet, einen Teil der Abgase in die Ansaugluft zu leiten, um so die Verbrennungstemperatur in den Zylindern zu verringern und die Menge an erzeugten NOx zu verringern. Das Abgasrückführungssystem besteht im Wesentlichen aus einem EGR-Kanal 13, der den Ansaugkanal 3 mit dem Abgaskrümmer 8 verbindet, ein EGR-Ventil 15, das in dem EGR-Kanal 13 angeordnet ist, einen EGR-Kühler 14 und so weiter. Durch Einstellen der Öffnung des EGR-Ventils 15 wird die Menge an rückgeführten Abgasen, die von dem Abgaskanal 26 in den Ansaugkanal 3 rückgeführt werden, oder die externe EGR-Menge, geregelt. Die Temperatur der in dem EGR-Kanal 13 strömenden Abgase wird durch den EGR-Kühler 14 verringert.
Der Motor 1 ist mit verschiedenen Sensoren zum Erfassen von Motorbetriebszuständen ausgestattet. Zum Beispiel erfasst ein Luftmengenmesser 19 die Menge GA an Ansaugluft in dem Ansaugkanal 3. Ein Drosselöffnungssensor 20 erfasst die Öffnung des Ansaugdrosselventils 16. Ein Motordrehzahlsensor 21 erfasst die Drehzahl der Kurbelwelle oder die Motordrehzahl NE. Ein Gaspedalpositionssensor 22 erfasst den Niederdrückbetrag des Gaspedals oder den Beschleunigerbetätigungsbetrag ACCP. Ein Außenlufttemperatursensor 23 erfasst eine Außenlufttemperatur THout. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 erfast die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD des Fahrzeugs, in dem der Motor 1 eingebaut ist. Ein Zündschalter 25 erfasst eine Operation des Fahrers zum Starten des Motors 1 oder Stoppen des Motors 1.
Ein erster Abgastemperatursensor 100, der strömungsaufwärts des Oxidationskatalysators 31 angeordnet ist, erfasst eine erste Abgastemperatur TH1 als eine Temperatur der Abgase, bevor sie in den Oxidationskatalysator 31 strömen. Ein Differenzdrucksensor 110 erfasst eine Druckdifferenz P zwischen einem strömungsaufwärts des DPF-Katalysators 32 gemessenen Abgasdruck und einem strömungsabwärts des DPF-Katalysators 32 gemessenen Abgasdruck.
Ein zweiter Abgastemperatursensor 120 und ein erster NOx-Sensor 130 sind zwischen der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 30 und der zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 40, strömungsaufwärts des Harnstoffzugabeventils 230, in dem Abgaskanal 26 angeordnet. Der zweite Abgastemperatursensor 120 erfasst eine zweite Abgastemperatur TH2 als eine Temperatur der Abgase, bevor es in den SCR-Katalysator 41 strömt. Der erste NOx-Sensor 130 erfasst eine erste NOx-Konzentration N1 als eine Konzentration von NOx in den Abgasen, bevor sie in den SCR-Katalysator 41 strömen.
Ein zweiter NOx-Sensor 140, der eine zweite NOx-Konzentration N2 als eine Konzentration von NOx in den Abgasen erfasst, die durch den SCR-Katalysator 41 behandelt worden sind, ist in dem Abgaskanal 26, strömungsabwärts der dritten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50, angeordnet.
Ein Regler 80 empfängt Ausgangssignale von den diversen, oben beschriebenen Sensoren. Der Regler 80 besteht im Wesentlichen aus einem Mikrocomputer, der eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), in dem verschiedene Programme, Karten, etc. im Voraus abgespeichert werden, einen Direktzugriffsspeicher (RAM), in dem Berechnungsergebnisse der CPU, etc. vorübergehend gespeichert werden, einen Zeitzähler, eine Eingabeschnittstelle, eine Ausgabeschnittstelle, usw.
Der Regler 80 führt verschiedene Regelungen des Motors 1 durch, wie etwa eine Regelung der Kraftstoffeinspritzmengen und der Einspritzzeitpunkte der Einspritzventile 4a–4d und des Kraftstoffzugabeventils 5, eine Regelung des Förderdrucks der Förderpumpe 10, eine Regelung des Betätigungsbetrags eines Aktors 17, der das Einlassventil 16 öffnet und schließt, eine Regelung der Öffnung des EGR-Ventils 15 und eine Regelung der Öffnung der Leitklappe 11v.
Der Regler 80 führt verschiedene Abgasemissionsregelungen durch, wie etwa den oben erwähnten Regenerationsprozess zum Verbrennen der in dem DPF-Katalysator 32 gefangenen PM. Als eine der Abgasemissionsregelungen regelt der Regler 80 die Einspritzung wässrige Harnstofflösung von dem Harnstoffzugabeventil 230. In der Einspritzregelung wird die Menge QE von Harnstoff, die eingespritzt werden muss, um die von dem Motor 1 abgegebenen NOx zu verringern, auf der Grundlage von Motorbetriebszuständen, etc. berechnet, und der Öffnungszustand des Harnstoffzugabeventils 230 wird so gesteuert, dass die berechnete Einspritzmenge QE des Harnstoffs von dem Harnstoffzugabeventils 230 eingespritzt wird.
Die Menge an an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiertem Ammoniak ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des SCR-Katalysators 41 (approximiert durch die zweite Abgastemperatur TH2) und Kraftstoffeinspritzbedingungen. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur des SCR-Katalysators 41 und der Menge an adsorbiertem Ammoniak. Die in 2 gezeigte Linie L1 zeigt die Menge des adsorbierten Ammoniak, wenn Kraftstoff von den Einspritzventilen 4a–4d eingespritzt wird, und die Linie L2 zeigt die Menge an adsorbiertem Ammoniak, wenn die Einspritzung von den Einspritzventilen 4a–4d gestoppt ist, d. h. wenn der Motor 1 in dem Kraftstoffabsperrmodus arbeitet.
Wie es in 2 gezeigt ist, wird mit Zunehmen der zweiten Abgastemperatur TH2, d. h. mit zunehmender Temperatur des SCR-Katalysators, die Menge an an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiertem Ammoniak verringert. Wenn die Temperatur die Adsorptionsgrenztemperatur UG überschreitet, kann an dem SCR-Katalysator 41 kein Ammoniak adsorbiert werden.
Wenn der Kraftstoff von den Einspritzventilen 4a–4d eingespritzt wird, werden in der Brennkammer jedes Zylinders NOx erzeugt. Wenn wässrige Harnstofflösung in den Abgaskanal 26 eingespritzt wird, wenn NOx erzeugt sind, reagiert ein Teil der wässrigen Harnstofflösung mit den NOx in den Abgasen, bevor er den SCR-Katalysator erreicht, und verringert die NOx oder wandelt sie anderweitig um. Daher wird die Menge an wässrige Harnstofflösung, die den SCR-Katalysator 41 erreicht, durch den Teil von ihr, der mit den NOx reagiert, verringert, und die Menge an adsorbiertem Ammoniak wird ebenfalls um eine Menge verringert, die der Verringerung der wässrigen Harnstofflösung entspricht.
Hingegen werden während der Kraftstoffabsperroperation, bei der die Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzventilen 4a–4d gestoppt ist, in den Brennräumen keine NOx erzeugt. Daher reagiert die eingespritzte wässrige Harnstofflösung nicht mit den NOx und erreicht den SCR-Katalysator wie sie ist, wenn während der Kraftstoffabsperrung wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird. Daher wird, wenn wässrige Harnstofflösung während der Kraftstoffabsperrung eingespritzt wird, die Menge an wässrige Harnstofflösung, die den SCR-Katalysator 41 erreicht, im Vergleich zu dem Fall, in dem die gleiche Menge an wässrige Harnstofflösung während der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, erhöht, d. h. während der Kraftstoff von den Einspritzventilen 4a–4d eingespritzt wird. Daher ist selbst dann, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 41 gleich ist, die Menge an adsorbiertem Ammoniak im Vergleich zu dem Fall, in dem die gleiche Menge wässrige Harnstofflösung während der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, größer (d. h. die Menge des adsorbierten Ammoniaks ist um eine Vergrößerungsmenge der Adsorption KZ erhöht, wie es in 2 gezeigt ist), wenn während der Kraftstoffabsperrung wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird.
In dieser Ausführungsform wird ein in 3 dargestellter Ammoniakadsorptionsprozess durchgeführt, um die Einspritzung wässrige Harnstofflösung angesichts der Ammoniakadsorptionsmenge, die sich in Abhängigkeit von der Temperatur des SCR-Katalysators 41 und den Kraftstoffeinspritzbedingungen ändert, zu regeln.
Bezug nehmend auf 3 ist nachfolgend der Ammoniakadsorptionsprozess beschrieben. Dieser Prozess wird durch den Regler 80 in gegebenen Zeitintervallen wiederholt durchgeführt. Während die zweite Abgastemperatur TH2 als ein approximativer Wert der Temperatur des SCR-Katalysators 41 verwendet wird, kann die Temperatur des SCR-Katalysators 41 direkt erfasst oder gemessen werden.
Beim Start dieses Prozesses wird zu Beginn die Menge QE wässrige Harnstofflösung auf der Grundlage der zweiten Abgastemperatur TH2 und der Ansaugluftmenge GA berechnet (S100). Die Harnstoffeinspritzmenge ist eine Menge an wässrige Harnstofflösung, die pro Zeiteinheit eingespritzt werden soll und weder übermäßig noch unzureichend, sondern zur Verringerung der NOx in den Abgasen erforderlich ist. Es ist wahrscheinlich, dass mit höher werdender Motorlast und höher werdender zweiter Abgastemperatur TH2 die Menge der von den Brennräumen pro Zeiteinheit ausgestoßenen NOx zunimmt. Es ist wahrscheinlich, dass mit größer werdender Ansaugluftmenge GA die Menge an von den Brennräumen pro Zeiteinheit ausgestoßenen NOx zunimmt. Somit wird die Harnstoffeinspritzmenge QE veränderlich so eingestellt, dass die Harnstoffeinspritzmenge QE mit zunehmender zweiter Abgastemperatur TH2 oder größer werdender Ansaugluftmenge GA zunimmt.
Anschließend wird bestimmt, ob sich der Motor 1 in einem Zustand befindet, in dem die Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzventilen 4a–4d gestoppt ist, das heißt ob der Motor 1 in einem Kraftstoffabsperrmodus arbeitet (S110). Der Motor 1 arbeitet zum Beispiel bei einer Verzögerung in dem Kraftstoffabsperrmodus wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Wenn von den Einspritzventilen 4a–4d Kraftstoff eingespritzt wird und sich der Motor 1 nicht in dem Kraftstoffabsperrmodus befindet (S110: NEIN), wird eine erste Soll-Adsorptionsmenge NHp1 auf der Grundlage der zweiten Abgastemperatur TH2 eingestellt (S120). Die erste Soll-Adsorptionsmenge NHp1 ist ein Sollwert der Ammoniakadsorptionsmenge des SCR-Katalysators 41 während der Kraftstoffeinspritzung, und die erste Soll-Adsorptionsmenge NHp1 wird mit zunehmender zweiter Abgastemperatur TH2 verringert, so wie bei der in 2 gezeigten Linie L1.
Anschließend wird bestimmt, ob die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 kleiner als die erste Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp1 ist (S130). Die Ammoniakadsorptionsmenge NHr wird durch ein geeignetes Verfahren geschätzt. Zum Beispiel wird die Ammoniakadsorptionsmenge NHr auf der Grundlage von Parametern wie etwa der Harnstoffeinspritzmenge, Abgastemperatur und der Strömungsrate der Abgase, die mit der Ammoniakadsorptionsmenge korrelieren, geschätzt.
Wenn die Ammoniakadsorptionsmenge NHr kleiner als die erste Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp1 ist (S130: JA), wird die Harnstoffeinspritzung so durchgeführt (S140), dass die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 erhöht wird, und der Prozess von 3 wird einmal beendet.
Wenn hingegen die Ammoniakadsorptionsmenge NHr gleich groß wie oder größer als die erste Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp1 ist (S130: NEIN), wird die Harnstoffeinspritzung gestoppt (S150), und der Prozess von 3 wird einmal beendet.
Wenn in dem obigen Schritt S110 bestimmt wird, dass der Motor 1 in dem Kraftstoffabsperrmodus arbeitet (S110: JA), wird die zweite Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp2 auf der Grundlage der zweiten Abgastemperatur TH2 eingestellt (S160). Die zweite Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp2 ist ein Sollwert der Ammoniakadsorptionsmenge des SCR-Katalysators 41 während der Kraftstoffabsperrung, und die zweite Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp2 wird mit zunehmender zweiter Abgastemperatur TH2 verringert, so wie bei der in 2 gezeigten Linie L2. Bei der gleichen zweiten Abgastemperatur TH2 wird die zweite Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp2 größer gemacht als die erste Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp1.
Anschließend wird bestimmt, ob die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 kleiner als die zweite Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp2 ist (S170). Die Ammoniakadsorptionsmenge NHr ist identisch mit der in Schritt S130 oben beschriebenen Ammoniakadsorptionsmenge NHr.
Wenn die Ammoniakadsorptionsmenge NHr kleiner als die zweite Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp2 ist (S170: JA), wird die Harnstoffeinspritzung so ausgeführt (S180), dass die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 zunimmt, und der Prozess von 3 ist einmal beendet.
Wenn hingegen die Ammoniakadsorptionsmenge NHr gleich groß wie oder größer als die zweite Soll-Ammoniakadsorptionsmenge NHp2 ist (S170: NEIN), wird die Harnstoffeinspritzung gestoppt (S190), und der Prozess von 3 ist einmal beendet. Nachfolgend ist die Funktion dieser Ausführungsform beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird während der Kraftstoffabsperrung, d. h. während die Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzventilen 4a–4d gestoppt ist, wässrige Harnstofflösung eingespritzt. Die während der Kraftstoffabsperrung eingespritzte wässrige Harnstofflösung reagiert nicht mit den NOx in den Abgasen und erreicht den SCR-Katalysator 41 wie er ist. Daher wird die Menge an wässrige Harnstofflösung, die den SCR-Katalysator 41 erreicht, und demzufolge die Menge an an dem SCR-Katalysator 41 adsorbierten Ammoniak erhöht.
Während der Kraftstoffabsperrung ist die Temperatur in dem Abgaskanal 26 niedriger als diejenige während der Kraftstoffeinspritzung, so dass die Temperatur des SCR-Katalysators 41 ebenfalls niedriger ist. Demzufolge kann während der Kraftstoffabsperrung eine erhöhte Menge an Ammoniak an dem SCR-Katalysator 41 adsorbieren.
Wie es oben beschrieben ist, ändert sich die an den SCR-Katalysator 41 adsorbierte Menge an Ammoniak in Abhängigkeit von der Temperatur des SCR-Katalysators 41. Somit wird in dieser Ausführungsform die Soll-Adsorptionsmenge an Ammoniak auf der Grundlage der zweiten Abgastemperatur TH2, die ein approximativer Wert der Temperatur des SCR-Katalysators 41 ist, eingestellt, und wässrige Harnstofflösung wird eingespritzt, bis die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 die Soll-Adsorptionsmenge erreicht, so dass die Soll-Adsorptionsmenge an Ammoniak an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiert wird. Während der Kraftstoffabsperrung wird die Ammoniakadsorptionsmenge des SCR-Katalysators 41 im Vergleich mit derjenigen während der Kraftstoffeinspritzung erhöht. Somit wird in dieser Ausführungsform die während der Kraftstoffabsperrung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge (die zweite Soll-Adsorptionsmenge NHp2) größer gemacht als die während der Kraftstoffeinspritzung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge (die erste Soll-Adsorptionsmenge NHp1). Daher wird während der Kraftstoffabsperrung eine im Vergleich zu dem Fall, in dem die Soll-Adsorptionsmenge nicht auf diese Weise verändert ist, größere Menge an Ammoniak an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiert.
Wie es oben erläutert ist, liefert diese Ausführungsform die folgenden Effekte. In dieser Ausführungsform wird wässrige Harnstofflösung während der Kraftstoffabsperrung eingespritzt, das heißt während die Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzventilen 4a–4d gestoppt ist. Daher wird, wenn während der Kraftstoffabsperrung wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird, die Menge an wässrige Harnstofflösung, die den SCR-Katalysator 41 erreicht, im Vergleich zu dem Fall erhöht, in dem die gleiche Menge an wässrige Harnstofflösung während der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, und die die Menge an an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiertem Ammoniak wird ebenfalls erhöht. Während der Kraftstoffabsperrung ist die Temperatur in dem Abgaskanal 26 niedriger als während der Kraftstoffeinspritzung, so dass auch die Temperatur des SCR-Katalysators 41 verringert ist und eine größere Ammoniakmenge adsorbiert werden kann. Somit kann in dieser Ausführungsform die wässrige Harnstofflösung dem SCR-Katalysator 41 mit erhöhter Zuverlässigkeit zugeführt werden, und es wird wässrige Harnstofflösung in einem Zustand eingespritzt, in dem eine größere Ammoniakmenge adsorbiert werden kann, so dass die Adsorption von Ammoniak an dem SCR-Katalysator 41 günstiger erreicht werden kann.
In dieser Ausführungsform wird wässrige Harnstofflösung eingespritzt, bis die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 die Soll-Adsorptionsmenge erreicht, die auf der Grundlage der zweiten Abgastemperatur TH” als einem approximativen Wert der Temperatur des SCR-Katalysators 41 eingestellt ist. Die während der Kraftstoffabsperrung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge (die zweite Soll-Adsorptionsmenge NHp2) ist größer gemacht als die während der Kraftstoffeinspritzung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge (die erste Soll-Adsorptionsmenge NHp1). Daher kann während der Kraftstoffabsperrung eine im Vergleich zu dem Fall, in dem die Soll-Adsorptionsmenge nicht auf diese Weise verändert ist, größere Ammoniakmenge an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Form eines Abgasregelungssystems eines Verbrennungsmotors mit Bezug auf 4 beschrieben.
Wie es oben beschrieben ist, wird die adsorbierte Ammoniakmenge mit zunehmender Temperatur des SCR-Katalysators 41 verringert, und an den SCR-Katalysator 41 kann kein Ammoniak adsorbieren, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 41 einen gegebenen Schwellenwert überschreitet (z. B. die oben erwähnte Adsorptionsgrenztemperatur UG). Daher ist es wünschenswert, wässrige Harnstofflösung einzuspritzen, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 41 niedriger als der Schwellenwert ist, das heißt, wenn der SCR-Katalysator 41 dazu geeignet ist, eine bestimmte Menge an Ammoniak zu adsorbieren, so dass Ammoniak in geeigneter Weise an dem SCR-Katalysator 41 adsorbiert werden kann.
Jedoch besteht die Möglichkeit, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 41 gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert wird, zum Beispiel während der Kraftstoffabsperrung unmittelbar nach einem Hochlastbetrieb. In diesem Fall kann wässrige Harnstofflösung nicht eingespritzt werden, bis die Temperatur des SCR-Katalysators 41 soweit verringert ist, dass sie niedriger als der Schwellenwert ist.
In dieser Ausführungsform wird wässrige Harnstofflösung eingespritzt, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 41 niedriger als der Schwellenwert ist. Wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 41 während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert ist, ist die Strömungsrate der Abgase in dem Abgaskanal 26 erhöht, so dass wässrige Harnstofflösung bei einer früheren Gelegenheit eingespritzt werden kann, selbst wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 41 während der Kraftstoffabsperrung hoch ist.
In dieser Ausführungsform wird ein Teil des Prozesses zur Adsorption von Ammoniak, wie er in 3 gezeigt ist, verändert. Insbesondere ist diese Ausführungsform durch Ändern der Operationen des Schritts S170 und der nachfolgenden Schritte implementiert. Nachfolgend ist ein Prozess zur Adsorption von Ammoniak gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben, hauptsächlich im Hinblick auf Änderungen gegenüber dem Adsorptionsprozess, wie er in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
4 zeigt eine Folge von Schritten eines Teils des Ammoniakadsorptionsprozesses gemäß dieser Ausführungsform. Wie es in 4 gezeigt ist, wird, wenn in Schritt S170, der mit dem von 3 oben identisch ist, bestimmt wird, dass die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 kleiner als die zweite Soll-Adorptionsmenge NHp2 ist (S170: JA), bestimmt, ob die zweite Abgastempratur TH2 gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert ist (S200). Der Schwellenwert kann zum Beispiel auf die oben erwähnte Adsorptionsgrenztemperatur UG eingestellt werden.
Danach, wenn die zweite Abgastemperatur TH2 gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert ist (S200: JA), wird bestimmt, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 41 übermäßig hoch ist, und an den SCR-Katalysator 41 kann nicht in geeigneter Weise Ammonium adsorbiert werden. In diesem Fall wird eine Operation zur Erhöhung der Strömungsrate der Abgase durchgeführt (S210), und der Prozess von 4 ist einmal beendet. In der Operation zur Erhöhung der Strömungsrate der Abgase wird die Öffnung der Leitklappe 11v korrigiert, indem sie vergrößert wird. Wenn die Öffnung der Leitklappe 11v korrigiert wird, indem sie vergrößert wird, wird der Druckverlust am Abgaseinlass des Turboladers 11 verringert und die Strömungsrate der Abgase in dem Abgaskanal 26 erhöht.
Wenn hingegen die zweite Abgastemperatur TH2 niedriger als der zweite Schwellenwert ist (S200: NEIN), wird bestimmt, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 41 niedrig genug ist, um eine geeignete Adsorption des Ammoniaks an dem SCR-Katalysator 41 zu ermöglichen. Anschließend wird die Einspritzung von Harnstoff durchgeführt (S180) und der Prozess von 4 ist einmal beendet.
Wenn in Schritt S170, der mit dem von 3 oben identisch ist, bestimmt wird, dass die Ammoniakadsorptionsmenge NHr des SCR-Katalysators 41 gleich groß wie oder größer als die zweite Soll-Adsorptionsmenge NHp2 ist (S170: NEIN), wird die Einspritzung von Harnstoff gestoppt (S190) und der Prozess von 4 ist einmal beendet.
Nachfolgend ist die Funktion dieser Ausführungsform beschrieben. In dieser Ausführungsform wird die Harnstoffeinspritzung durchgeführt, wenn die zweite Abgastemperatur TH2 niedriger als der Schwellenwert ist. Wenn die zweite Abgastemperatur TH2 während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert ist und es bestimmt wird, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 41 übermäßig hoch ist, wird die Operation zur Erhöhung der Strömungsrate der Abgase in dem Abgaskanal 26 durchgeführt. Wenn die Strömungsrate während der Kraftstoffabsperrung auf diese Weise erhöht ist, wird daraufhin die Menge an Frischluft, die in dem Abgaskanal 26 erhöht, und die so erhöhte Frischluft fördert die Kühlung des SCR-Katalysators 41 und die Verringerung der zweiten Abgastemperatur TH2. Daher ist die Zeitspanne, die es dauert, bis die zweite Abgastemperatur TH2 niedriger als der zweite Schwellenwert wird, verkürzt und wässrige Harnstofflösung zu einer früheren Gelegenheit eingespritzt.
Wie es oben erläutert ist, liefert diese Ausführungsform zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten die folgenden Effekte. In dieser Ausführungsform wird wässrige Harnstofflösung eingespritzt, wenn die zweite Abgastemperatur TH2 als einem approximativen Wert der Temperatur des SCR-Katalysators 41 niedriger als der Schwellenwert ist. Wenn die zweite Abgastemperatur TH2 während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert ist, wird die Operation zur Erhöhung der Strömungrate der Abgase in dem Abgaskanal 26 durchgeführt. Daher kann selbst dann, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 41 während er Kraftstoffabsperrung hoch ist, wässrige Harnstofflösung zu einer früheren Gelegenheit eingespritzt werden.
In dieser Ausführungsform wird, wenn die zweite Abgastemperatur TH2 während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der Schwellenwert ist, die Öffnung der Leitklappe 11v korrigiert, indem sie vergrößert wird. Daher kann die Strömungsrate der Abgase in dem Abgaskanal 26 tatsächlich vergrößert werden.
Jede der dargestellten Ausführungsformen kann wie folgt modifiziert sein. Während die Öffnung der Diesenklappe 11v bei der Operation zur Erhöhung der Strömungsrate in der zweiten Ausführungsform korrigiert wird, indem sie vergrößert wird, kann die Strömungsrate der Abgase auf andere Weise vergrößert werden. Zum Beispiel kann dieselbe Öffnung korrigiert werden, indem sie vergrößert wird, wenn die Öffnung des Ansaugdrosselventils 16 vergrößert werden kann. In diesem Fall wird die Menge an während der Kraftstoffabsperrung in den Abgaskanal 26 strömenden Frischluft vergrößert, so dass die Strömungsrate der Abgases in dem Abgaskanal 26 vergrößert ist.
Obwohl wässrige Harnstofflösung als Reduktionsmittel verwendet wird, können andere Reduktionsmittel verwendet werden.

Claims

Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors, das einen NOx-Umwandlungskatalysator umfasst, der mit einem ihm zugeführten Reduktionsmittel NOx umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass: das Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt wird, während der Motor in einem Kraftstoffabsperrmodus arbeitet, in dem eine Kraftstoffeinspritzung von Einspritzventilen (4a, 4b, 4c, 4d) gestoppt ist, und das Reduktionsmittel zugeführt wird, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) niedriger als ein vorbestimmter Wert (α) ist, und eine Strömungsrate der Abgase in einem Abgaskanal erhöht wird, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert (α) ist.
Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, wobei das Reduktionsmittel dem NOx-Umwandlungskatalysator zugeführt wird, bis eine Menge von an dem NOx-Umwandlungskatalysator (41) adsorbiertem Ammoniak eine auf der Grundlage einer Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) eingestellte Soll-Adsorptionsmenge (NHp1, NHp2) erreicht und die während der Kraftstoffabsperrung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge (NHp2) größer als die während der Kraftstoffeinspritzung eingestellte Soll-Adsorptionsmenge (NHp1) gemacht ist.
Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1 oder 2, wobei: ein Turbolader (11) variabler Geometrie mit einer Leitklappe (11v) in dem Abgaskanal (26) des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist; und ein Öffnungsgrad der Leitklappe (11v) korrigiert wird, indem er vergrößert wird, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert (α) ist.
Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1 oder 2, wobei: ein Drosselventil (16), das eine Ansaugluftmenge regelt, in einem Ansaugkanal (3) des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist; und ein Öffnungsgrad des Drosselventils (16) korrigiert wird, indem er vergrößert wird, wenn die Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) während der Kraftstoffabsperrung gleich hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert (α) ist.
Emissionsregelungssystem eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine Temperatur der Abgase, die in den NOx-Umwandlungskatalysator (41) strömen, als ein Näherungswert der Temperatur des NOx-Umwandlungskatalysators (41) verwendet wird.