DE102015119309B4

DE102015119309B4 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE102015119309B4
Application number: DE102015119309.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Umeda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2020-04-16
Anticipated expiration: 2035-11-11
Also published as: JP6388208B2; JP2016098692A; DE102015119309A1

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine (2), mit:einem ersten Katalysator (8), der in einem Austrittskanal (7) der internen Verbrennungsmaschine (2) angeordnet ist, wobei der erste Katalysator (8) ein NOx in einer mageren Atmosphäre okkludiert, und der erste Katalysator (8) das NOx, das in dem ersten Katalysator (8) okkludiert ist, in einer fetten Atmosphäre reduziert;einem Beimischungsventil (9), das in dem Austrittskanal (7) stromabwärts von dem ersten Katalysator (8) angeordnet ist, wobei das Beimischungsventil (9) dem Austrittskanal (7) ein Reduktionsmittel beimischt;einem zweiten Katalysator (10), der in dem Austrittskanal (7) stromabwärts von dem Beimischungsventil (9) angeordnet ist, wobei der zweite Katalysator (10) das NOx gemäß dem Reduktionsmittel selektiv reduziert;einer Klärungs-Bestimmungseinrichtung (16, S1, S2), die bestimmt, ob eine Klärung des NOx, das in dem ersten Katalysator (8) okkludiert ist, angefragt wird;einer Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung (16, S5, S6, S8), die eine Temperaturerhöhungssteuerung ausführt, die eine Temperatur des ersten Katalysators (8) erhöht und veranlasst, dass das NOx, das in dem ersten Katalysator okkludiert ist, von dem ersten Katalysator (8) desorbiert wird, wobei sich die Temperaturerhöhungssteuerung von einer Steuerung einer fetten Verbrennung, die eine Steuerung einer Verbrennung der internen Verbrennungsmaschine (2) ist, unterscheidet, und die Steuerung einer fetten Verbrennung eine Atmosphäre in dem Austrittskanal (7) in eine fette Atmosphäre ändert und das NOx, das in dem ersten Katalysator (8) okkludiert ist, in einem Fall reduziert, in dem die Klärungs-Bestimmungseinrichtung (16, S1, S2) bestimmt, dass die Klärung angefragt wird; und einer Beimischungs-Steuereinrichtung (16, S7), die durch Nutzen des Beimischungsventils (9) ein Beimischen des Reduktionsmittels ausführt und das NOx, das durch Ausführen der Temperaturerhöhungssteuerung von dem ersten Katalysator (8) desorbiert wird, bei dem zweiten Katalysator (10) reduziert.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine bzw. eine Maschine mit einer internen Verbrennung. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf eine Abgasreinigungsvorrichtung, die von NOx, das von einer internen Verbrennungsmaschine entladen wird, reinigt.
Gemäß dem japanischen Patent Nr. JP 4 924 217 B2 ist es bekannt, dass ein System herkömmlicherweise einen NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator und einen NOx-selektiv-Reduktionskatalysator aufweist. In diesem Fall ist der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator in einem Austrittskanal einer internen Verbrennungsmaschine stromabwärts von dem NOx-selektiv-Reduktionskatalysator angeordnet. Der NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert ein NOx in einer mageren Atmosphäre und reduziert ein okkludiertes NOx in einer fetten Atmosphäre. Der NOx-selektiv-Reduktionskatalysator reduziert durch Verwenden von NH3 als ein Reduktionsmittel selektiv das NOx. Bei dem System, das den NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator aufweist, wird, da eine NOx-Okklusionskapazität des NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators eine Grenze hat, eine fette Verbrennung (ein fetter Impuls) zu einer spezifizierten Zeit ausgeführt, und das NOx, das in dem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert ist, wird geklärt. Bei einer Klärung des NOx wird das NOx reduziert und zu einem harmlosen Gas (N2) gereinigt.
Bei der fetten Verbrennung wird jedoch, da ein Kraftstoff in einer großen Menge verbraucht wird, um ein Abgas in der fetten Atmosphäre herzustellen, ein Kraftstoffverbrauch verschlechtert. Da ferner die fette Verbrennung zu einer auffallenden Änderung eines Betriebs der internen Verbrennungsmaschine führt, existiert ein Zeitraum, während dessen die fette Verbrennung nicht ausgeführt werden kann.
Gemäß der DE 102 55 616 A1 führt eine ECU für eine Gesamtsteuerung des Betriebszustandes eines Motors eine Steuerung zum Liefern einer großen Menge an Kraftstoff in das Abgassystem stromaufwärtig von dem NOx-Katalysator über ein Reduktionsmittelverteilventil nach dem Erfüllen einer Bedingung aus, dass die Temperatu r des NOx-Katalysators bei oder oberhalb 600°C gehalten wird. Durch diese Steuerung wird das SOx, das in dem NOx-Katalysator sich abgelagert hat, freigegeben und zersetzt. Für diese Steuerung werden eine optimale Kraftstoff¬lieferzeitspanne oder eine optimale Kraftstofflieferungsanhaltezeitspanne, die im Hinblick auf das Ansprechverhalten der Temperatur des NOx-Katalysators in Bezug auf den Öffnungs-Schließ-Vorgang des Reduktionsmittelverteilventils Faktoren darstellen, auf der Grundlage einer Eigenschaft des NOx-Katalysators und einer Eigenschaft des Abgases eingestellt, die zum Zeitpunkt des Ausführens der Steuerung auftritt. Dieser Steueraufbau verhindert in zuverlässiger Weise ein Überhitzen des NOx-Katalysators, der in effizienter Weise das SOx freigibt, das in dem NOx-Katalysator sich abgelagert hat.
Gemäß der DE 103 15 593 A1 zeichnet sich die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer Reformierungseinheit zur Erzeugung von Wasserstoff durch Wasserdampfreformierung, partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen und/oder Mischformen davon, dadurch aus, dass die Reformierungseinheit direkt im Hauptabgasstrom eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Der für die Reformierung notwendige Wasserdampf und Restsauerstoff stammen bevorzugt aus dem Abgas. Die Bereitstellung der erforderlichen Reduktionsmittel besteht darin, die vorwiegend mager betriebene Verbrennungseinrichtung, deren Abgas nachbehandelt wird, kurzzeitig auf Fettbetrieb umzustellen, wodurch eine Reformierung mittels erfindungsgemäßem Reformierungsreaktor mit den im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffen ermöglicht wird.
Die DE 10 2008 059 698 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors mit einer einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisenden Abgasreinigungsanlage. Bei dem Verfahren wird ein einem Lambdawert aufweisendes Luft-Kraftstoffgemisch in einem Brennraum des Dieselmotors wenigstens teilweise verbrannt und dabei entstandenes Abgas dem Stickoxid-Speicherkatalysator zugeführt. Ausgehend von einem Betrieb des Dieselmotors mit einem ersten Betriebsmodus, bei welchem das Luft-Kraftstoffgemisch einen ersten Lambdawert von größer als eins aufweist, wird für eine Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators für den Dieselmotor ein Betrieb mit einem zweiten Betriebsmodus eingestellt, bei welchem das Luft-Kraftstoffgemisch einen zweiten Lambdawert von kleiner als eins aufweist. Unmittelbar vor dem Einstellen des zweiten Betriebsmodus wird eine Betriebsmodus-Übergangsphase eingeschoben, in weicher der Dieselmotor in einem dritten Betriebsmodus betrieben wird, bei welchem für das Luft-Kraftstoffgemisch ein dritter Lambdawert eingestellt wird, der niedriger als im ersten Betriebsmodus ist und geringfügig über eins liegt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im dritten Betriebsmodus ein in Bezug auf den Lambdawert des Luft-Kraftstoffgemisches geregelter Betrieb des Dieselmotors derart erfolgt, dass mittels eines stromab vom Stick¬oxid-Speicherkatalysator in der Abgasreinigungsanlage angeordneten Lambdasensors ein Abgas-Lambdawert erfasst und als Regelgröße zur geregelten Einstellung eines vorgebbaren Sollwerts für den dritten Lambdawert verwendet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine zu schaffen, bei der NOx, das in einem NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator okkludiert ist, geklärt werden kann, ohne eine Auspuffrohr-NOx-Menge in einem Fall zu erhöhen, in dem eine Steuerung einer fetten Verbrennung nicht ausgeführt wird.
Eine Abgasreinigungsvorrichtung, die auf eine interne Verbrennungsmaschine angewendet wird, weist einen ersten Katalysator, ein Beimischungsventil, einen zweiten Katalysator, eine Klärungs-Bestimmungseinrichtung, eine Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung und eine Beimischungs-Steuereinrichtung auf. Der erste Katalysator ist in einem Austrittskanal der internen Verbrennungsmaschine angeordnet. Der erste Katalysator okkludiert ein NOx in einer mageren Atmosphäre und reduziert das NOx, das in dem ersten Katalysator okkludiert ist, in einer fetten Atmosphäre.
Das Beimischungsventil ist in dem Austrittskanal stromabwärts von dem ersten Katalysator angeordnet und mischt ein Reduktionsmittel dem Austrittskanal bei.
Der zweite Katalysator ist in dem Austrittskanal stromabwärts von dem Beimischungsventil angeordnet und reduziert selektiv das NOx gemäß dem Reduktionsmittel.
Die Klärungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt, ob eine Klärung des NOx, das in dem ersten Katalysator okkludiert ist, angefragt wird.
Die Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung führt eine Temperaturerhöhungssteuerung aus, die eine Temperatur des ersten Katalysators erhöht und veranlasst, dass NOx, das in dem ersten Katalysator okkludiert ist, von dem ersten Katalysator desorbiert wird. Die Temperaturerhöhungssteuerung unterscheidet sich von einer Steuerung einer fetten Verbrennung, die eine Steuerung einer Verbrennung der internen Verbrennungsmaschine ist, und die Steuerung einer fetten Verbrennung ändert eine Atmosphäre in dem Austrittskanal in eine fette Atmosphäre und reduziert das NOx, das in dem ersten Katalysator okkludiert ist, in einem Fall, in dem die Klärungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Klärung angefragt wird.
Die Beimischungs-Steuereinrichtung führt durch Nutzen des Beimischungsventils ein Beimischen des Reduktionsmittels aus und reduziert das NOx, das durch Ausführen der Temperaturerhöhungssteuerung von dem ersten Katalysator desorbiert wird, bei dem zweiten Katalysator.
Wenn die Klärung angefragt wird, wird die Temperaturerhöhungssteuerung, die eine Temperatur eines NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysators erhöht, der der erste Katalysator ist, statt der Steuerung einer fetten Verbrennung ausgeführt. Da sich das NOx-Okklusionsvermögen des ersten Katalysators gemäß einer Erhöhung der Temperatur des ersten Katalysators verringert, wird das NOx von dem ersten Katalysator bei der Temperaturerhöhungssteuerung desorbiert. Es erhöht sich dann eine Auspuffrohr-NOx-Menge. Gemäß der vorliegenden Offenbarung reduziert, da das Beimischungsventil ein Beimischen des Reduktionsmittels ausführt, ein NOx-selektiv-Reduktionskatalysator, der der zweite Katalysator ist, das NOx, das von dem ersten Katalysator desorbiert wird, und reinigt davon. Das NOx, das in dem ersten Katalysator okkludiert ist, kann somit geklärt werden, ohne die Auspuffrohr-NOx-Menge in einem Fall zu erhöhen, in dem die Steuerung einer fetten Verbrennung nicht ausgeführt wird.
Die vorhergehenden und anderen Ziele, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm, das ein Maschinensystem zeigt;
2 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer NOx-Okklusionsgrenze und einer LNT-Temperatur zeigt;
3 ein Zeitdiagramm, das eine fette Klärung zeigt;
4 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer LNT-Einlassgastemperatur und einer Kraftstoffverbrauchsverschlechterung bei einer Temperaturerhöhungssteuerung und einer Steuerung einer fetten Verbrennung zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das eine NOx-Klärung, die durch eine ECU ausgeführt wird, zeigt;
6 ein Zeitdiagramm, das Parameter in Korrelation mit der NOx-Klärung zeigt;
7 ein Flussdiagramm, das die Temperaturerhöhungssteuerung zeigt;
8 ein Zeitdiagramm, das Parameter in Korrelation mit der Temperaturerhöhungssteuerung zeigt;
9 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer SCR-Temperatur und einem SCR-Reinigungsvermögen zeigt;
10 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem SV-Verhältnis und dem SCR-Reinigungsvermögen zeigt;
11 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer NH3-Adsorptionsmenge und dem SCR-Reinigungsvermögen zeigt;
12 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem SCR-Verschlechterungsniveau und dem SCR-Reinigungsvermögen zeigt;
13 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der LNT-Temperatur, einer Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs und einer Zeit in einem Fall zeigt, in dem eine Abgasströmungsmenge relativ niedrig ist; und
14 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der LNT-Temperatur, der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs und der Zeit in einem Fall zeigt, in dem die Abgasströmungsmenge relativ hoch ist.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind im Folgenden Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. Bei den Ausführungsbeispielen kann einem Teil, der einer Sache entspricht, die bei einem vorausgehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, dieselbe Bezugsziffer zugewiesen sein, und eine redundante Erläuterung des Teils kann weggelassen sein. Wenn lediglich ein Teil einer Konfiguration bei einem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann ein anderes vorausgehendes Ausführungsbeispiel auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Die Teile können kombiniert sein, selbst wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsbeispiele können teilweise kombiniert sein, selbst wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass die Kombination nicht schadet.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Maschinensystem 1 eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Maschinensystem 1 weist eine Dieselmaschine 2 als eine interne Verbrennungsmaschine auf. Die Maschine 2 ist mit einem Injektor 3, der Kraftstoff in einen Zylinder einspritzt, versehen. In diesem Fall kann der Kraftstoff Leichtöl sein. Da sich der Kraftstoff, der durch den Injektor 3 eingespritzt wird, selbst in dem Zylinder entzündet, erzeugt die Maschine 2 eine Leistung, die das Fahrzeug antreibt. Das Maschinensystem 1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für die interne Verbrennungsmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Die Maschine 2 weist eine Ansaugpforte, die mit einem Ansaugkanal 4, durch den Luft in den Zylinder eingeleitet wird, verbunden ist, auf. Der Ansaugkanal 4 ist mit einem Luftströmungsmesser 5 und einer elektrischen Drossel 6 versehen. Der Luftströmungsmesser 5 erfasst eine Strömungsmenge einer Ansaugluft. Der Luftströmungsmesser kann beispielsweise eine Massenströmungsmenge der Ansaugluft pro Zeiteinheit als eine Ansaugluftströmungsmenge, die die Strömungsmenge der Ansaugluft ist, erfassen. Die elektrische Drossel 6 ist ein Drosselventil, das die Strömungsmenge der Ansaugluft regelt.
Die Maschine 2 weist ferner eine Austrittspforte auf, die mit einem Austrittskanal 7, durch den ein Abgas, das durch die Maschine 2 entladen wird, strömt, verbunden ist. Der Austrittskanal 7 ist mit einer Mager-NOx-Falle (LNT; LNT = lean NOx trap) 8, einem Beimischungsventil 9 und einem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator; SCR = selective catalytic reduction) 10, die von einer Stromaufwärtsseite des Austrittskanals 7 in dieser Reihenfolge angeordnet sind, versehen. Die LNT 8, die ein erster Katalysator ist, ist ein NOx-Okklusions- und Reduktionskatalysator. Die LNT 8 okkludiert das NOx in einer mageren Atmosphäre und reduziert ein okkludiertes NOx, das das NOx, das in der LNT 8 okkludiert ist, ist, in einer fetten Atmosphäre. In der mageren Atmosphäre ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In der fetten Atmosphäre ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weniger als das oder gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die LNT 8 weist ein Basisglied und ein Trägerglied auf. Das Basisglied ist aus Keramik hergestellt. Das Trägerglied ist eine Schicht, die an dem Basisglied gebildet ist. Ein Okklusionsmittel und ein Katalysatorglied der LNT 8 werden auf dem Trägerglied getragen. Es ist vorzuziehen, dass Gamma-Aluminiumoxid als das Trägerglied verwendet wird. In diesem Fall erhöht sich, da eine Oberfläche des Trägerglieds uneben ist, ein Oberflächenbereich des Trägerglieds, und sehr viel des Okklusionsmittels und sehr viel des Katalysatorglieds können getragen werden. Barium, Lithium oder Kalium können ferner als das Okklusionsmittel verwendet werden. Platin kann ferner als das Katalysatorglied verwendet werden.
Ein NOx-Okklusionsvermögen der LNT 8 besitzt eine Grenze. Die Grenze, das heißt eine NOx-Okklusionsgrenze, variiert gemäß einer Temperatur der LNT 8. 2 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der NOx-Okklusionsgrenze und einer LNT-Temperatur, das heißt der Temperatur der LNT 8, zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, erhöht sich, wenn die LNT-Temperatur in einem Niedertemperaturbereich ist, in dem die LNT-Temperatur weniger als eine oder gleich einer ersten Temperatur T1 ist, die NOx-Okklusionsgrenze gemäß einer Erhöhung der LNT-Temperatur. Wenn die LNT-Temperatur in einem Hochtemperaturbereich ist, in dem die LNT-Temperatur größer als die oder gleich der ersten Temperatur T1 ist, verringert sich die NOx-Okklusionsgrenze gemäß einer Erhöhung der LNT-Temperatur.
Das Beimischungsventil 9 mischt einen Sprühnebel eines Reduktionsmittels bei oder spritzt denselben in den Austrittskanal 7 ein. In diesem Fall ist das Reduktionsmittel ein Harnstoffwasser. Das Beimischungsventil 9 hat eine Konfiguration, die gleich derselben des Injektors 3 ist. Das Beimischungsventil 9, das ein elektromagnetisches Öffnungs- und Schließventil ist, weist genauer gesagt einen Antriebsabschnitt und einen Hauptventilabschnitt auf. Der Antriebsabschnitt weist ein elektromagnetisches Solenoid auf. Der Hauptventilabschnitt weist einen Harnstoffwasserkanal, durch den das Harnstoffwasser strömt, eine Düse und eine Nadel, die die Düse öffnet und schließt, auf. Wenn das elektromagnetische Solenoid erregt wird, wird die Nadel in eine Ventilöffnungsrichtung bewegt, und das Harnstoffwasser wird durch eine Einspritzpforte, die an einem äußersten Ende der Düse gebildet ist, eingespritzt.
Der SCR-Katalysator 10 ist ein Katalysator, der das NOx, das das Abgas aufweist, selektiv reduziert und davon reinigt. Der SCR-Katalysator 10 weist einen Honigwabenkörper eines Wanddurchgangstyps auf. Der Honigwabenkörper, der aus Keramik hergestellt ist, trägt ein Katalysatorglied. Das Katalysatorglied ist ein Basismetalloxid, wie zum Beispiel von Vanadium, Molybdän, Wolfram. Das Katalysatorglied fördert eine Reduktionsreaktion zwischen NH3 und NOx, die aus dem Harnstoffwasser erzeugt werden und die in dem SCR-Katalysator 10 gespeichert sind, gemäß Formeln (i), (ii) und (iii). Wenn somit das Abgas durch den SCR-Katalysator 10 strömt, wird das NOx gemäß den Formeln (i), (ii) und (iii) in Wasser und Stickstoff zerlegt (gereinigt). Der SCR-Katalysator 10 ist zusätzlich ein zweiter Katalysator. 4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O (i) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 3H2O (ii) NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (iii)
Das Maschinensystem 1 ist ferner mit einem Tank (nicht gezeigt), der das Harnstoffwasser speichert, einem Rohr (nicht gezeigt), das mit dem Tank und dem Beimischungsventil 9 kommuniziert, einer Pumpe (nicht gezeigt), die das Harnstoffwasser aus dem Tank zieht und das Harnstoffwasser durch das Rohr zu dem Beimischungsventil 9 entlädt, und einem Regler (nicht gezeigt), der einen Druck des Harnstoffwassers in dem Rohr auf einen vorbestimmten Druck regelt, versehen, die Glieder sind, die zusätzlich zu dem Beimischungsventil 9 und dem SCR-Katalysator 10 ein Harnstoff-SCR-System bilden.
Der Austrittskanal 7 ist ferner mit verschiedenen Sensoren, die einen Zustand des Abgases erfassen, versehen. Der Austrittskanal 7 ist genauer gesagt ferner mit einem ersten Abgastemperatursensor 11, der eine Temperatur des Abgases, das in die LNT 8 strömt, erfasst, und einem ersten NOx-Sensor 12, der eine Konzentration des NOx, das in die LNT 8 fließt, erfasst, versehen, die stromaufwärts von der LNT 8 angeordnet sind. In diesem Fall ist auf die Temperatur des Abgases als eine Einlassgastemperatur Bezug genommen. Der Austrittskanal 7 ist ferner mit einem zweiten NOx-Sensor 13, der die Konzentration des NOx, das aus der LNT 8 hinausströmt, erfasst, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 14, der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Abgases, das aus der LNT 8 hinausströmt, erfasst, und einem zweiten Abgastemperatursensor 15, der die Temperatur des Abgases, das in den SCR-Katalysator 10 strömt, erfasst, versehen, die zwischen der LNT 8 und dem SCR-Katalysator 10 angeordnet sind.
Das Maschinensystem 1 ist ferner mit verschiedenen Sensoren versehen, die für einen Betrieb der Maschine 2 notwendig sind. Das Maschinensystem 1 ist genauer gesagt und ferner mit einem Drehzahlsensor, der eine Drehzahl der Maschine 2 erfasst, und einem Beschleuniger- bzw. Gaspedalsensor, der eine Betriebsmenge des Gaspedals zum Übertragen eines Anfragedrehmoments eines Fahrers des Fahrzeugs zu dem Fahrzeug erfasst, versehen. In diesem Fall ist die Betriebsmenge des Gaspedals eine Schrittmenge des Gaspedals.
Das Maschinensystem 1 ist ferner mit einer ECU 16 versehen, die eine Gesamtheit des Maschinensystems 1 steuert. Die ECU 16 hat eine Konfiguration gleich derselben eines gewöhnlichen Computers. Die ECU 16 weist eine CPU (nicht gezeigt), die verschiedene Berechnungen ausführt, und einen Speicher 17, der verschiedene Informationen speichert, auf. Die ECU 16 erfasst basierend auf erfassten Signalen der Sensoren einen Betriebszustand der Maschine 2, berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Einspritzsteuerzeit und einen Einspritzdruck, die gemäß dem Betriebszustand optimal sind, und steuert den Injektor 3, um eine Kraftstoffeinspritzung in die Maschine 2 auszuführen. In diesem Fall steuert die ECU 16 die Kraftstoffeinspritzung derart, dass eine Mischung der Ansaugluft und des Kraftstoffs eine magere Atmosphäre hat.
Die ECU 16 führt durch Nutzen der LNT 8 und des SCR-Katalysators 10 eine NOx-Reinigung aus. Bei der NOx-Reinigung steuert, wenn eine Basisverbrennung der Maschine 2 dort ausgeführt, wo die Mischung die magere Atmosphäre hat, die ECU 16 die LNT 8, um das NOx zu okkludieren, um eine Auspuffrohr-NOx-Menge zu unterdrücken. Wie in 3 gezeigt ist, erhöht sich, wenn die Mischung die magere Atmosphäre hat (das heißt, wenn eine Ausführungs-Flag einer Steuerung einer fetten Verbrennung ausgeschaltet ist), eine NOx-Okklusionsmenge mit der Zeit. Wenn die NOx-Okklusionsmenge größer wird, verschlechtert sich ein NOx-Okklusionsvermögen der LNT 8. Ein NOx, das die NOx-Okklusionsgrenze überschreitet, strömt somit aus der LNT 8.
Wie es in 3 gezeigt ist, schaltet die ECU 16 die Ausführungs-Flag einer Steuerung einer fetten Verbrennung in einem spezifizierten Zeitraum ein. In diesem Fall führt die ECU 16 eine Steuerung einer fetten Verbrennung (fette Klärung) aus, die eine Atmosphäre in dem Austrittskanal 7 zu der fetten Atmosphäre ändert, und reduziert dann das NOx, das in der LNT 8 okkludiert ist, in Stickstoff, der harmlos ist, und reinigt von demselben. Die Steuerung einer fetten Verbrennung ist eine Steuerung einer Verbrennung der Maschine 2, die eine Nacheinspritzung nach einer Haupteinspritzung ausführt, das heißt, die Kraftstoffeinspritzung des Injektors 3 wird ausgeführt, um die Leistung der Maschine 2 zu erhalten. Bei der Steuerung einer fetten Verbrennung wird genauer gesagt die Nacheinspritzung bei einem Kurbelwinkel von 40 Grad CA bis 70 Grad CA (= crank angle = Kurbelwinkel) nach einem oberen Totpunkt (TDC; TDC = top dead center) eines Kolbens der Maschine 2 ausgeführt, und die Mischung, die eine Kohlenwasserstoffmischung ist, in dem Zylinder wird teilweise verbrannt, derart, dass hauptsächlich CO aus der Maschine 2 entladen wird.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Steuerzeit der Nacheinspritzung bei der Steuerung einer fetten Verbrennung früher als eine Steuerzeit der Nacheinspritzung bei einer Temperaturerhöhungssteuerung sein. Bei der Steuerung einer fetten Verbrennung wird zusätzlich das CO von der Maschine 2 mehr als ein unverbrannter Kraftstoff, wie zum Beispiel HC, entladen. Bei der Steuerung einer fetten Verbrennung wird ferner die Kraftstoffeinspritzmenge der Nacheinspritzung gemäß einer Menge eines O2, den die Ansaugluft, die in den Zylinder gesaugt wird, aufweist, eingestellt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auf die Menge des O2, den die Ansaugluft aufweist, als eine Ansaug-O2-Menge Bezug genommen. Bei der Maschine 2 befindet sich allgemein, wenn die elektrische Drossel 6 vollständig geöffnet ist, die Ansaug-O2-Menge in einem überhöhten Zustand, in dem die Ansaug-O2-Menge überhöht ist. In diesem Fall wird, wenn die Steuerung einer fetten Verbrennung ausgeführt wird, ein Kraftstoffverbrauch auffallend verschlechtert. Bei der Steuerung einer fetten Verbrennung wird somit die elektrische Drossel 6 bis zu einem Öffnungsgrad geschlossen, bis ein erfasster Wert des Luftströmungsmessers 5 ein vorbestimmter Wert wird, und die Nacheinspritzung wird in einem Zustand ausgeführt, in dem die Ansaug-O2-Menge weniger als in einem gewöhnlichen Betriebszustand der Maschine 2 ist.
Bei der NOx-Reinigung, schätzt die ECU 16 durch Nutzen des zweiten NOx-Sensors 13 eine Menge des NOx, die in den S CR-Katalysator 10 strömt, und steuert das Beimischungsventil 9, um das Harnstoffwasser in einer Menge abhängig von der Menge des NOx, das in den SCR-Katalysator 10 strömt, beizumischen. In diesem Fall ist die Menge des NOx, die in den SCR-Katalysator 10 strömt, die Menge des NOx stromabwärts von der LNT 8, und auf die Menge des NOx kann als eine NOx-Menge Bezug genommen werden. Mit dem NH3, der aus dem Harnstoffwasser erzeugt wird, wird der SCR-Katalysator 10 versorgt, und das NOx in dem SCR-Katalysator 10 durch eine Reaktion zwischen NH3 und NOx in dem SCR-Katalysator 10 wird zu Stickstoff, der harmlos ist, reduziert und es wird davon gereinigt.
Um zu unterdrücken, dass der Kraftstoffverbrauch aufgrund einer Ausführung der fetten Klärung verschlechtert wird, führt, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, die ECU 16 die Temperaturerhöhungssteuerung aus, um statt eines Ausführens der Steuerung einer fetten Verbrennung die LNT-Temperatur zu erhöhen, um eine NOx-Klärung der LNT 8 auszuführen. In diesem Fall ist die NOx-Klärung eine Klärung des NOx. Wie in 2 gezeigt ist, verringert sich, wenn die LNT-Temperatur in dem Hochtemperaturbereich ist, die NOx-Okklusionsgrenze gemäß einer Erhöhung der LNT-Temperatur. Wenn mit anderen Worten die LNT-Temperatur größer als die oder gleich der ersten Temperatur T1 ist, verringert sich die NOx-Okklusionsgrenze. In diesem Fall kann NOx, das die NOx-Okklusionsgrenze überschreitet, von der LNT 8 desorbiert werden. Bei der Steuerung einer fetten Verbrennung wird das NOx aus der LNT 8 geklärt, indem dasselbe zu Stickstoff, der harmlos ist, reduziert wird. Bei der Temperaturerhöhungssteuerung wird jedoch, da es ein Ziel ist, die LNT-Temperatur zu erhöhen, das NOx von der LNT 8 desorbiert, ohne reduziert zu werden. Die ECU 16 reduziert das NOx, das von der LNT 8 desorbiert wird, bei dem SCR-Katalysator 10 und reinigt von demselben.
Die Temperaturerhöhungssteuerung kann eine Verbrennungssteuerung der Maschine 2 sein, die die Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung genauso wie bei der Steuerung der fetten Verbrennung ausführt. Die Nacheinspritzung der Temperaturerhöhungssteuerung unterscheidet sich jedoch von derselben der Steuerung einer fetten Verbrennung. Da es genauer gesagt eine Absicht der Temperaturerhöhungssteuerung ist, eine Oxidationswärme bei der LNT 8 effizient zu erzeugen, ist die Temperaturerhöhungssteuerung eine Steuerung einer Verbrennung, die die Maschine 2 steuert, um den unverbrannten Kraftstoff, der eine höhere Oxidationswärmemenge hat, hauptsächlich zu entladen. In diesem Fall kann der unverbrannte Kraftstoff ein HC sein, der eine Oxidationswärmemenge erzeugt, die größer als für CO ist. Bei der Temperaturerhöhungssteuerung ist eine Steuerzeit der Nacheinspritzung später als die Steuerzeit der Nacheinspritzung bei der Steuerung einer fetten Verbrennung, derart, dass der Kraftstoff bei der Nacheinspritzung von der Maschine 2 entladen wird, ohne verbrannt zu werden. In diesem Fall wird die Nacheinspritzung bei der Temperaturerhöhungssteuerung bei einem Kurbelwinkel von 120 Grad CA bis 180 Grad CA nach dem TDC des Kolbens ausgeführt.
Bei der Temperaturerhöhungssteuerung ist die elektrische Drossel 6 vollständig offen, die Nacheinspritzung wird in den überhöhten Zustand, bei dem die Ansaug-O2-Menge überhöht ist, ausgeführt, und die magere Atmosphäre wird aufrechterhalten. Bei der Temperaturerhöhungssteuerung wird die Kraftstoffeinspritzmenge der Nacheinspritzung abhängig von einer Erhöhungsmenge der LNT-Temperatur eingestellt. Eine Nacheinspritzmenge, das heißt, die Kraftstoffeinspritzmenge der Nacheinspritzung, erhöht sich genauer gesagt gemäß einer Erhöhung einer Erhöhungsmenge der LNT-Temperatur. Die Temperaturerhöhungssteuerung wird solange kontinuierlich ausgeführt, bis die LNT-Temperatur größer als eine oder gleich einer Abgeschlossen-Temperatur, die vorbestimmt wird, ist. Die Abgeschlossen-Temperatur ist eine zweite Schwelle, die in 2 gezeigt ist. Je mehr sich die LNT-Temperatur von der Abgeschlossen-Temperatur, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung startet, unterscheidet, umso größer wird die Erhöhungsmenge. Die Nacheinspritzmenge wird daher größer. Da sich die LNT-Temperatur durch Aufnehmen einer Wärme von dem Abgas, das in die LNT 8 strömt, erhöht, erhöht sich die LNT-Temperatur gemäß der Einlassgastemperatur mit einer Verzögerung. Die LNT-Temperatur ist mit der Einlassgastemperatur korreliert. Je niedriger die Einlassgastemperatur während der Temperaturerhöhungssteuerung wird, umso niedriger wird die LNT-Temperatur. Die Nacheinspritzmenge, die verwendet wird, um die LNT-Temperatur zu erhöhen, um die Abschluss-Temperatur zu sein, wird somit größer.
Wie in 4 gezeigt ist, wird bei der Temperaturerhöhungssteuerung, je niedriger die Einlassgastemperatur ist, wenn eine NOx-Klärungsanfrage erzeugt wird (das heißt, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung startet), umso mehr der Kraftstoffverbrauch verschlechtert. Die NOx-Klärungsanfrage ist eine Anfrage der NOx-Klärung. Bei der Steuerung einer fetten Verbrennung wird die Nacheinspritzmenge abhängig von der Ansaug-O2-Menge bestimmt, ohne durch die Einlassgastemperatur beeinträchtigt zu sein. Bei der Steuerung einer fetten Verbrennung wird mit anderen Worten eine Kraftstoffverbrauchsverschlechterung ohne Berücksichtigung der Einlassgastemperatur im Wesentlichen konstant. Die Kraftstoffverbrauchsverschlechterung variiert zusammen mit der NOx-Klärung. Wie in 4 gezeigt ist, ist, wenn die Einlassgastemperatur weniger als eine oder gleich einer zweiten Temperatur T2 ist, der Kraftstoffverbrauch bei der Steuerung einer fetten Verbrennung besser als derselbe bei der Temperaturerhöhungssteuerung. Wenn die Einlassgastemperatur größer als die oder gleich der zweiten Temperatur T2 ist, ist der Kraftstoffverbrauch bei der Temperaturerhöhungssteuerung besser als derselbe bei der Steuerung einer fetten Verbrennung.
Wenn die Anfrage der NOx-Klärung der LNT 8 erzeugt wird, führt die ECU 16 die Steuerung einer fetten Verbrennung oder die Temperaturerhöhungssteuerung, welche besser hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs ist, durch Betrachten einer Eigenschaft, die in 4 gezeigt ist, aus. Bezug nehmend auf 5 und 6 ist die NOx-Klärung, die durch die ECU 16 ausgeführt wird, beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das die NOx-Klärung, die durch die ECU 16 ausgeführt wird, zeigt. Die ECU 16 startet die NOx-Klärung zu einem Zeitpunkt, zu dem die Maschine 2 startet, und führt dann wiederholt die NOx-Klärung in einer vorbestimmten Periode aus. 6 ist ein Zeitdiagramm, das Parameter zeigt, die mit der NOx-Klärung korreliert sind. Die NOx-Okklusionsmenge, das heißt die NOx-Menge in der LNT 8, die NOx-Klärungsanfrage, die LNT-Temperatur, eine LNT-Einlassgastemperatur, das heißt die Einlassgastemperatur der LNT 8, eine SCR-Einlassgastemperatur, das heißt die Einlassgastemperatur des SCR-Katalysators 10, die Ausführungs-Flag einer Steuerung einer fetten Verbrennung, eine Ausführungs-Flag einer Temperaturerhöhungssteuerung, eine Zwischen-NOx-Menge, das heißt die Menge des NOx zwischen der LNT 8 und dem SCR-Katalysator 10, eine Harnstoffeinspritzmenge, das heißt eine Einspritzmenge des Harnstoffwassers, das durch das Beimischungsventil 9 eingespritzt wird, und die Auspuffrohr-NOx-Menge, das heißt die Menge des NOx stromabwärts von dem SCR-Katalysator 10, sind genauer gesagt in 6 gezeigt. Die Zwischen-NOx-Menge ist die Menge des NOx stromabwärts von der LNT 8 und stromaufwärts von dem SCR-Katalysator 10, das heißt, die Zwischen-NOx-Menge ist die NOx-Menge stromabwärts von der LNT 8.
Die LNT-Temperatur, die LNT-Einlassgastemperatur und die SCR-Einlassgastemperatur erhöhen sich allmählich von einer niedrigen Temperatur gemäß einem warmen Gas der Maschine 2, nachdem die Maschine 2 gestartet wurde. Eine Okklusion des NOx in der LNT 8 startet zu einem Zeitpunkt ta, zu dem die LNT-Temperatur größer als eine untere NOx-Okklusionstemperaturgrenze wird. Die untere NOx-Okklusionstemperaturgrenze kann ein Wert nahe 150 Grad Celsius sein. Das Harnstoffwasser kann bis zu einem Zeitpunkt tb, zu dem die SCR-Einlassgastemperatur größer als eine untere Harnstoffbeimischungstemperaturgrenze wird, nicht beigemischt werden. Da es notwendig ist, dass das Harnstoffwasser durch Wärme des Abgases in NH3 gewandelt wird, um das NOx in dem SCR-Katalysator 10 zu reduzieren und davon zu reinigen, ist eine Wandlung des Harnstoffwassers in einem Fall unzureichend, in dem die SCR-Einlassgastemperatur weniger als die untere Harnstoffbeimischungstemperaturgrenze ist. Die untere Harnstoffbeimischungstemperaturgrenze ist größer als die untere NOx-Okklusionstemperaturgrenze und kann in einem Bereich von im Wesentlichen 200 Grad Celsius bis 210 Grad Celsius sein.
Da das NOx in dem SCR-Katalysator 10 bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die SCR-Einlassgastemperatur größer als die untere Harnstoffbeimischungstemperaturgrenze wird, nicht reduziert und davon gereinigt werden kann, wird das NOx in der LNT 8 okkludiert, um eine Verschlechterung der Auspuffrohr-NOx-Menge zu verhindern.
Bei S1 berechnet die ECU 16 die NOx-Okklusionsmenge in der LNT 8 zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt. Die ECU 16 erhält die NOx-Okklusionsmenge pro Zeiteinheit durch Berechnen eines Unterschieds zwischen der NOx-Menge stromaufwärts von der LNT 8 und der NOx-Menge stromabwärts von der LNT 8 zu jedem Zeitpunkt. Die ECU 16 integriert dann die NOx-Okklusionsmenge pro Zeiteinheit, um die NOx-Okklusionsmenge zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt zu berechnen. Die NOx-Menge stromaufwärts von der LNT 8 kann durch den ersten NOx-Sensor 12, der stromaufwärts von der LNT 8 angeordnet ist, erhalten werden, und die NOx-Menge stromabwärts von der LNT 8 kann durch den zweiten NOx-Sensor 13, der stromabwärts von der LNT 8 angeordnet ist, erhalten werden.
Da die Menge des NOx, die durch die Maschine 2 entladen wird, gemäß dem Betriebszustand der Maschine 2 variiert, kann die ECU 16 die NOx-Menge stromaufwärts von der LNT 8 oder die NOx-Okklusionsmenge basierend auf dem Betriebszustand schätzen. In diesem Fall weist der Betriebszustand eine Maschinendrehzahl und eine Last auf. Ein physikalisches Modell der LNT 8 wird alternativ vorausgehend eingerichtet. Die ECU 16 schätzt dann basierend auf dem physikalischen Modell durch Schätzen eines Verhältnisses der NOx-Menge, die in der LNT 8 okkludiert wird, zu der NOx-Menge stromaufwärts von der LNT 8 die NOx-Okklusionsmenge. In diesem Fall kann der zweite NOx-Sensor 13 beseitigt werden.
Bei S2 bestimmt die ECU 16, ob die NOx-Okklusionsmenge, die bei S1 erhalten wird, eine vorbestimmte Menge erreicht. Wenn die ECU 16 bestimmt, dass die NOx-Okklusionsmenge nicht die vorbestimmte Menge erreicht (S2: NEIN), kehrt die ECU 16 zu S1 zurück, um die NOx-Okklusionsmenge zu berechnen. Wenn die ECU 16 bestimmt, dass die NOx-Okklusionsmenge die vorbestimmte Menge erreicht (S2: JA), schreitet die ECU 16 zu S3 fort. Bei S3 schaltet die ECU 16 eine NOx-Klärungsanfrage-Flag ein, um eine Klärung des NOx, das in der LNT 8 okkludiert ist, anzufragen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Betriebsvorgänge bei S1 und S2 eine Klärungs-Bestimmungseinrichtung.
Bei S4 gewinnt die ECU 16 die LNT-Einlassgastemperatur und bestimmt, ob die LNT-Einlassgastemperatur größer als eine oder gleich einer ersten Schwelle ist, die vorbestimmt wird. Die ECU 16 kann einen erfassten Wert des ersten Abgastemperatursensors 11, der stromabwärts von der LNT 8 angeordnet ist, als die LNT-Einlassgastemperatur verwenden. Die ECU 16 kann alternativ basierend auf dem Betriebszustand der Maschine 2 die LNT-Einlassgastemperatur schätzen. Die erste Schwelle wird auf die zweite Temperatur T2 eingestellt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein Betriebsvorgang bei S4 und der erste Abgastemperatursensor 11 eine Gastemperatur-Gewinnungseinrichtung.
Wenn die ECU 16 bestimmt, dass die LNT-Einlassgastemperatur weniger als die erste Schwelle ist (S4: NEIN), bestimmt die ECU 16, dass die Steuerung einer fetten Verbrennung die Kraftstoffverbrauchsverschlechterung verhindern kann, wie es in 4 gezeigt ist, und die ECU 16 schreitet zu S10 fort, um die Steuerung einer fetten Verbrennung auszuführen. Wie in 6 gezeigt ist, führt die ECU 16 die Steuerung einer fetten Verbrennung in einem Zeitraum von einem Zeitpunkt tc1 bis zu einem Zeitpunkt tc2 aus. Wenn mit anderen Worten die ECU 16 bestimmt, dass die LNT-Einlassgastemperatur weniger als die erste Schwelle ist, schreitet die ECU 16 zu S10 fort, um die Ausführungs-Flag einer Steuerung einer fetten Verbrennung einzuschalten, wie es in 6 gezeigt ist. Bei S11 führt die ECU 16 die Steuerung einer fetten Verbrennung aus. Das NOx, das in der LNT 8 okkludiert ist, kann daher zu Stickstoff, der harmlos ist, reduziert und zu demselben gereinigt werden.
Da das NOx-Okklusionsvermögen der LNT 8 in einem Fall verschlechtert wird, in dem sich die NOx-Okklusionsmenge erhöht, um sich der NOx-Okklusionsgrenze zu nähern, tritt ein Teil des NOx von der LNT 8 in einem Zeitraum von dem Zeitpunkt tb zu dem Zeitpunkt tc2 als die Zwischen-NOx-Menge, die in 6 gezeigt ist, aus. Ein Zeitpunkt, zu dem die Ausführungs-Flag einer Steuerung einer fetten Verbrennung eingeschaltet wird, ist ebenfalls in dem Zeitraum von dem Zeitpunkt tb zu dem Zeitpunkt tc2. Bei S12 führt die ECU 16 ein Beimischen des Harnstoffwassers durch Nutzen des Beimischungsventils 9 bei der Steuerung einer fetten Verbrennung aus, um das NOx, das aus der LNT 8 hinausströmt, bei dem SCR-Katalysator 10 zu reduzieren und davon zu reinigen. Die ECU 16 erhält die Menge des NOx, das aus der LNT 8 hinausströmt, durch Nutzen des zweiten NOx-Sensors 13 und steuert das Beimischungsventil 9, um das Harnstoffwasser in der Menge des NOx, die durch Nutzen des zweiten NOx-Sensors 13 erhalten wird, beizumischen. Die Auspuffrohr-NOx-Menge kann daher in dem Zeitraum von dem Zeitpunkt tb zu dem Zeitpunkt tc2 unterdrückt werden.
Bei S13 bestimmt die ECU 16, ob ein LNT-Auslassgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Austrittsgases, das aus dem LNT 8 strömt, ist, weniger als ein vorbestimmtes Verhältnis ist. Das LNT-Auslassgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist ein erfasster Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 14. Wenn die Menge des NOx, die in dem LNT 8 verbleibt, relativ groß ist, wird eine Menge eines NOx-Reduktionsglieds in dem Abgas, die verwendet wird, größer. Das LNT-Auslassgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird daher größer. Das NOx-Reduktionsglied weist CO und HC auf. Wenn die Menge des NOx, die in der LNT 8 verbleibt, relativ klein ist, wird eine Menge des NOx-Reduktionsglieds in dem Abgas, die verwendet wird, kleiner. Das LNT-Auslassgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird daher kleiner.
Wenn die ECU 16 bestimmt, dass das LNT-Auslassgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das oder gleich dem vorbestimmten Verhältnis ist (S13: NEIN), bestimmt die ECU 16, dass die Menge des NOx, die in dem LNT 8 verblieben ist, relativ groß ist, und kehrt zu S11 zurück. Die ECU 16 führt dann bei S11 und S12 kontinuierlich die Steuerung einer fetten Verbrennung und das Beimischen des Harnstoffwassers aus. Wenn die ECU 16 bestimmt, dass das LNT-Auslassgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis weniger als das vorbestimmte Verhältnis ist (S13: JA), schreitet die ECU 16 zu S14 fort. Bei S14 schaltet die ECU 16 die Ausführungs-Flag der Steuerung einer fetten Verbrennung aus und beendet die Steuerung einer fetten Verbrennung. Bei S15 schaltet die ECU 16 die NOx-Klärungsanfrage-Flag aus und beendet dann die NOx-Klärung. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Betriebsvorgänge bei S10, S11 und S13 eine Ausführungseinrichtung einer fetten Verbrennung.
Wenn die ECU 16 bestimmt, dass die LNT-Auslassgastemperatur größer als die oder gleich der ersten Schwelle ist (S4: JA), bestimmt die ECU 16, dass die Temperaturerhöhungssteuerung die Kraftstoffverbrauchsverschlechterung verhindern kann, und die ECU 16 schreitet zu S5 fort, um die Temperaturerhöhungssteuerung auszuführen. Wie in 6 gezeigt ist, führt die ECU 16 die Temperaturerhöhungssteuerung in einem Zeitraum von einem Zeitpunkt td1 bis zu einem Zeitpunkt td2 aus.
Wenn mit anderen Worten die ECU 16 bestimmt, dass die LNT-Einlassgastemperatur größer als die oder gleich der ersten Schwelle ist, schreitet die ECU 16 zu S5 fort, um die Ausführungs-Flag einer Temperaturerhöhungssteuerung einzuschalten, wie es in 6 gezeigt ist. Bei S6 führt die ECU 16 die Temperaturerhöhungssteuerung aus. Bei der Temperaturerhöhungssteuerung wird die LNT-Temperatur durch eine Versorgung mit dem unverbrannten Kraftstoff erhöht, und das NOx, das in der LNT 8 okkludiert ist, wird von der LNT 8 desorbiert.
Wenn die ECU 16 die Temperaturerhöhungssteuerung ausführt, erhöht sich die NOx-Menge stromabwärts von der LNT 8 in den Zeitraum von dem Zeitpunkt td1 zu dem Zeitpunkt td2, wie es in 6 gezeigt ist. Bei S7 führt die ECU 16 das Beimischen des Harnstoffwassers durch Nutzen des Beimischungsventils 9 aus, um das NOx stromabwärts von der LNT 8 bei dem SCR-Katalysator 10 in dem Zeitraum von dem Zeitpunkt td1 zu dem Zeitpunkt td2 zu reduzieren und davon zu reinigen, wie es in 6 gezeigt ist. Eine Beimischungsmenge des Harnstoffwassers wird abhängig von der Zwischen-NOx-Menge eingestellt. Die Zwischen-NOx-Menge kann von dem zweiten NOx-Sensor 13 erhalten werden.
Bei S8 bestimmt die ECU 16, ob die LNT-Temperatur die zweite Schwelle erreicht. Die zweite Schwelle ist eine Temperatur, bei der die NOx-Okklusionsmenge in der LNT 8 weniger als eine oder gleich einer vorbestimmten Menge ist. Wie in 2 gezeigt ist, ist genauer gesagt die Temperatur, bei der die NOx-Okklusionsmenge in der LNT 8 weniger als die oder gleich der vorbestimmten Menge Y1 ist, in einem Bereich von im Wesentlichen 400 Grad Celsius bis 500 Grad Celsius. In diesem Fall ist die vorbestimmte Menge Y1 nahe null. Die zweite Schwelle ist dort auf eine Temperatur, die größer als die erste Temperatur T1, wo die NOx-Okklusionsgrenze maximal ist, ist, eingestellt. Da die LNT-Temperatur mit der LNT-Einlassgastemperatur korreliert ist, kann die LNT-Temperatur basierend auf der LNT-Einlassgastemperatur geschätzt werden. In diesem Fall kann die LNT-Einlassgastemperatur der durch den ersten Abgastemperatursensor 11 erfasste Wert sein. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein Betriebsvorgang bei S8 und der erste Abgastemperatursensor 11 eine Katalysatortemperatur-Gewinnungseinrichtung.
Wenn die ECU 16 bestimmt, dass die LNT-Temperatur nicht die zweite Schwelle erreicht (S8: NEIN), kehrt die ECU 16 zu S6 zurück. Die ECU 16 führt dann bei S6 und S7 kontinuierlich die Temperaturerhöhungssteuerung und das Beimischen des Harnstoffwassers aus. Das heißt, die ECU 16 führt wiederholt die Temperaturerhöhungssteuerung und das Beimischen des Harnstoffwassers solange aus, bis die LNT-Temperatur größer als die oder gleich der zweiten Schwelle ist. Wenn die ECU 16 bestimmt, dass die LNT-Temperatur die zweite Schwelle erreicht hat (S8: JA), schreitet die ECU 16 zu S9 fort. Bei S9 schaltet die ECU 16 die Ausführungs-Flag einer Temperaturerhöhungssteuerung aus und beendet die Temperaturerhöhungssteuerung. Bei S15 schaltet die ECU 16 die NOx-Klärungsanfrage-Flag aus und beendet die NOx-Klärung.
Da die zweite Schwelle eine Temperatur ist, bei der die NOx-Okklusionsgrenze die vorbestimmte Menge Y1 ist, kann die NOx-Okklusionsmenge in der LNT 8 durch solange Ausführen der Temperaturerhöhungssteuerung, bis die LNT-Temperatur größer als die oder gleich der zweiten Schwelle wird, auf weniger als die oder gleich die vorbestimmte Menge Y1 gesteuert werden. Wenn die Temperaturerhöhungssteuerung fortgesetzt wird, nachdem die LNT-Temperatur größer als die oder gleich der zweiten Schwelle geworden ist, wird ein Zeitraum, in dem sich die LNT-Temperatur verringert, nachdem die Temperaturerhöhungssteuerung beendet wurde, länger. In diesem Fall ist es möglich, dass die NOx-Okklusionsgrenze kleiner wird, und der Kraftstoffverbrauch wird aufgrund eines langen Zeitraums zum Ausführen der Temperaturerhöhungssteuerung verschlechtert. Da die Temperaturerhöhungssteuerung zu einem Zeitpunkt beendet wird, zu dem die LNT-Temperatur größer als die oder gleich der zweiten Schwelle wird, können die vorhergehenden Schwierigkeiten verhindert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Betriebsvorgänge bei S5, S6 und S8 eine Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung. Ein Betriebsvorgang bei S7 ist ferner eine Beimischungs-Steuereinrichtung.
Wie in 2 gezeigt ist, verringert sich, wenn die LNT-Temperatur größer als die oder gleich der ersten Temperatur T1 ist, die NOx-Okklusionsgrenze gemäß einer Erhöhung der LNT-Temperatur. Wenn die NOx-Okklusionsgrenze sinkt, und wenn die NOx-Okklusionsmenge die NOx-Okklusionsgrenze überschreitet, wird eine überhöhte Menge der NOx-Okklusionsmenge relativ zu der NOx-Okklusionsgrenze in einer kurzen Zeit entladen oder sofort entladen. Dann strömt eine große Menge des NOx zu der gleichen Zeit in den SCR-Katalysator 10, von NOx kann nicht vollständig bei dem SCR-Katalysator 10 gereinigt werden, und die Auspuffrohr-NOx-Menge wird verschlechtert, wie eine gestrichelte Linie in dem Zeitraum von dem Zeitpunkt td1 zu dem Zeitpunkt td2, die in 6 gezeigt ist. Um die vorhergehenden Schwierigkeiten zu verhindern, wird bei der Temperaturerhöhungssteuerung bei S6 eine Erhöhungsrate der LNT-Temperatur durch in Betracht Ziehen eines NOx-Reinigungsvermögens des SCR-Katalysators 10 gesteuert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auf die Erhöhungsrate der LNT-Temperatur als eine LNT-Temperaturerhöhungsrate Bezug genommen.
7 ist ein Flussdiagramm, das die Temperaturerhöhungssteuerung bei S6 zeigt. 8 ist ein Zeitdiagramm, das Parameter in Korrelation mit der Temperaturerhöhungssteuerung zeigt. Genauer gesagt die Ausführungs-Flag einer Temperaturerhöhungssteuerung, die NOx-Okklusionsmenge, ein SCR-Reinigungsvermögen, das heißt das NOx-Reinigungsvermögen des SCR-Katalysators 10, eine NOx-Desorptionsrate, das heißt die Menge von NOx, die von der LNT 8 pro Zeiteinheit desorbiert wird, die LNT-Temperatur und die Auspuffrohr-NOx-Menge. Der Zeitpunkt td1 und der Zeitpunkt td2, die in 8 gezeigt sind, entsprechen zusätzlich dem Zeitpunkt td1 und dem Zeitpunkt td2, die jeweils in 6 gezeigt sind. Eine durchgezogene Linie L1 gibt die NOx-Okklusionsgrenze an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung, die in 7 gezeigt ist, ausgeführt wird. Eine durchgezogene Linie L2 gibt eine tatsächliche NOx-Okklusionsmenge, das heißt die NOx-Okklusionsmenge, die tatsächlich okkludiert wird, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, an. Eine gestrichelte Linie L3 gibt die NOx-Okklusionsgrenze an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird. Eine gestrichelte Linie L4 gibt die tatsächliche NOx-Okklusionsmenge an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird.
Eine durchgezogene Linie L5 gibt einen Zielwert der NOx-Desorptionsrate an. Eine durchgezogene Linie L6 gibt einen tatsächlichen Wert der NOx-Desorptionsrate an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird. Eine gestrichelte Linie L7 gibt den tatsächlichen Wert der NOx-Desorptionsrate an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird. Eine durchgezogene Linie L8 gibt die LNT-Temperatur an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird. Der Tatsächliche Wert der NOx-Desorptionsrate ist eine tatsächliche NOx-Desorptionsrate. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die tatsächliche NOx-Desorptionsrate eine tatsächliche Desorptionsrate. Eine gestrichelte Linie L9 gibt die LNT-Temperatur an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird. Eine durchgezogene Linie L10 gibt die Auspuffrohr-NOx-Menge an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird. Eine gestrichelte Linie L11 gibt die Auspuffrohr-NOx-Menge an, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird.
Die ECU 16 berechnet bei S21 die NOx-Okklusionsgrenze der LNT 8 zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt. Der Speicher 17 speichert genauer gesagt eine Abbildung, die eine Variation der NOx-Okklusionsmenge relativ zu der LNT-Temperatur angibt, wie es in 2 gezeigt ist. Die ECU 16 berechnet basierend auf dem erfassten Wert des ersten Abgastemperatursensors 11 die LNT-Temperatur und lädt die NOx-Okklusionsgrenze in Korrelation mit der LNT-Temperatur von der Abbildung, die in dem Speicher 17 gespeichert ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Betriebsvorgang bei S21 eine Grenzen-Gewinnungseinrichtung.
Bei S22 berechnet die ECU 16 die Menge des NOx, die tatsächlich zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt in der LNT 8 okkludiert ist. Das heißt, die ECU 16 berechnet die tatsächliche NOx-Okklusionsmenge. Die ECU 16 kann die tatsächliche NOx-Okklusionsmenge auf eine Art und Weise wie dieselbe bei S1 berechnen. Die ECU 16 kann alternativ die NOx-Okklusionsmenge, die bei S1 erhalten wird, als die tatsächliche NOx-Okklusionsmenge verwenden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Betriebsvorgang bei S22 eine Okklusionsmengen-Gewinnungseinrichtung.
Bei S23 erhält die ECU 16 einen Unterschied zwischen der NOx-Okklusionsgrenze, die bei S21 erhalten wird, und der NOx-Okklusionsmenge, die bei S22 erhalten wird, und bestimmt, ob der Unterschied weniger als eine vorbestimmte Menge ist. Die vorbestimmte Menge wird auf einen kleinen Wert eingestellt, um die NOx-Okklusionsmenge nahe zu der NOx-Okklusionsgrenze zu bringen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Betriebsvorgang bei S23 eine Unterschieds-Bestimmungseinrichtung.
Wenn die ECU 16 bestimmt, dass der Unterschied zwischen der NOx-Okklusionsgrenze und der NOx-Okklusionsmenge weniger als die vorbestimmte Menge ist (S23: JA), schreitet die ECU 16 zu S24 fort. Bei S24 berechnet die ECU 16 das SCR-Reinigungsvermögen, das heißt das NOx-Reinigungsvermögen des SCR-Katalysators 10, zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt. Wie in 8 gezeigt ist, ist in einem Zeitraum von dem Zeitpunkt td1 zu einem Zeitpunkt te der Unterschied zwischen der NOx-Okklusionsgrenze und der NOx-Okklusionsmenge größer als die oder gleich der vorbestimmten Menge. In einem Zeitraum nach dem Zeitpunkt te ist ferner der Unterschied weniger als die vorbestimmte Menge. Bei S24 gewinnt genauer gesagt die ECU 16 einen mit dem SCR-Reinigungsvermögen korrelierten Zustand des SCR-Katalysators 10 und berechnet basierend auf dem Zustand des SCR-Katalysators 10 das SCR-Reinigungsvermögen. Der Zustand des SCR-Katalysators 10 weist eine SCR-Temperatur, das heißt eine Temperatur des SCR-Katalysators 10, ein SV-Verhältnis, das heißt eine Raumgeschwindigkeit (englisch: space velocity) des Abgases in dem SCR-Katalysator 10, eine NH3-Adsorptionsmenge, das heißt eine Menge des NH3, die in dem SCR-Katalysator 10 adsorbiert wird, und ein SCR-Verschlechterungsniveau, das heißt ein Verschlechterungsniveau des SCR-Katalysators 10, auf. Die ECU 16 berechnet durch Verwenden von mindestens einem der vorhergehenden Parameter das SCR-Reinigungsvermögen.
Die SCR-Temperatur variiert gemäß der SCR-Einlassgastemperatur, das heißt der Temperatur des Abgases, das in den SCR-Katalysator 10 strömt. Da die SCR-Temperatur in Korrelation mit der SCR-Einlassgastemperatur ist, kann die ECU 16 basierend auf einem erfassten Wert des zweiten Abgastemperatursensors 15, der stromaufwärts von dem SCR-Katalysator 10 angeordnet ist, die SCR-Temperatur berechnen. 9 ist eine grafische Darstellung, die eine Abbildung zeigt, die eine Beziehung zwischen der SCR-Temperatur und dem SCR-Reinigungsvermögen angibt. Wie in 9 gezeigt ist, variiert das SCR-Reinigungsvermögen gemäß der SCR-Temperatur. Wenn genauer gesagt die SCR-Temperatur in einem Bereich von einer dritten Temperatur T3 bis zu einer vierten Temperatur T4 ist, wird das SCR-Reinigungsvermögen relativ hoch. Wenn die SCR-Temperatur außerhalb des Bereichs ist, wird das SCR-Reinigungsvermögen relativ niedrig. Der Speicher 17 speichert die Abbildung, die in 9 gezeigt ist, und die ECU 16 gewinnt das SCR-Reinigungsvermögen in Korrelation mit der SCR-Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt aus der Abbildung.
Das SV-Verhältnis ist ein Wert, der durch Teilen eines Volumens des SCR-Katalysators 10 durch eine Volumenströmungsmenge des Abgases erhalten wird. In diesem Fall ist eine Einheit des Volumens der SCR-Katalysators 10 m³, und eine Einheit der Volumenströmungsmenge des Abgases ist m³/s. Die ECU 16 berechnet basierend auf einem erfassten Wert des Luftströmungsmessers 5 und dem Betriebszustand der Maschine 2 eine Massenströmungsmenge des Abgases. In diesem Fall ist eine Einheit der Massenströmungsmenge des Abgases kg/s. Die ECU 16 kann dann die Volumenströmungsmenge des Abgases durch Teilen einer Dichte des Abgases durch die Massenströmungsmenge des Abgases erhalten. In diesem Fall ist eine Einheit der Dichte des Abgases kg/m³. Die ECU 16 kann die Dichte des Abgases durch Einsetzen einer Temperatur des Abgases und eines Drucks des Abgases in eine Zustandsgleichung eines idealen Gases berechnen. Der Speicher 17 kann das Volumen des SCR-Katalysators 10 speichern. Da das SV-Verhältnis in Korrelation mit der Ansaugluftströmungsmenge ist, kann ein physikalisches Modell zum Berechnen des SV-Verhältnisses vorausgehend eingerichtet werden, und die ECU 16 kann basierend auf der Ansaugluftströmungsmenge, das heißt dem erfassten Wert des Luftströmungsmessers 5, und dem physikalischen Modell das SV-Verhältnis berechnen.
10 ist eine grafische Darstellung, die eine Abbildung zeigt, die eine Beziehung zwischen dem SV-Verhältnis und dem SCR-Reinigungsvermögen angibt. Wie in 10 gezeigt ist, verringert sich das SCR-Reinigungsvermögen gemäß einer Erhöhung des SV-Verhältnisses. Wenn das SV-Verhältnis höher wird, wird eine Berührungszeit zwischen dem Abgas und dem Katalysatorglied des SCR-Katalysators 10 kürzer, und das NOx wird lediglich während der Berührungszeit reduziert und es wird davon gereinigt. Der Speicher 178 speichert die in 10 gezeigte Abbildung, und die ECU 16 gewinnt das mit dem SV-Verhältnis korrelierte SCR-Reinigungsvermögen zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt aus der Abbildung.
Die ECU 16 kann die NH3-Adsorptionsmenge aus einer NH3-Versorgungsmenge, das heißt der Menge des NH3, mit der der SCR-Katalysator versorgt wird, erhalten. Bei der NH3-Versorgungsmenge variiert die Menge des NH3, die in dem SCR-Katalysator 10 adsorbiert wird, gemäß der SCR-Temperatur und einer Abgasströmungsrate (zum Beispiel dem SV-Verhältnis). Eine NH3-Verbrauchsmenge, das heißt die Menge des NH3, die in dem SCR-Katalysator 10 verbraucht wird, variiert ferner gemäß der Menge des NOx, die in den SCR-Katalysator 10 strömt. Die ECU 16 kann somit basierend auf der NH3-Versorgungsmenge, der SCR-Temperatur, der Abgasströmungsrate und der NH3-Verbrauchsmenge die NH3-Adsorptionsmenge erhalten. Die ECU 16 kann alternativ basierend auf der NH3-Versorgungsmenge, der SCR-Temperatur, der Abgasströmungsrate und der Menge des NOx, die in den SCR-Katalysator 10 strömt, die NH3-Adsorptionsmenge erhalten.
11 ist eine grafische Darstellung, die eine Abbildung zeigt, die eine Beziehung zwischen der NH3-Adsorptionsmenge und dem SCR-Reinigungsvermögen angibt. Wie in 11 gezeigt ist, erhöht sich das SCR-Reinigungsvermögen gemäß einer Erhöhung der NH3-Adsorptionsmenge. Wenn die NH3-Adsorptionsmenge einen spezifizierten Wert überschreitet, sättigt sich das SCR-Reinigungsvermögen auf einem relativ hohen Wert. Der Speicher 17 speichert die in 11 gezeigte Abbildung, und die ECU 16 gewinnt das mit der NH3-Adsorptionsmenge korrelierte SCR-Reinigungsvermögen zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt aus der Abbildung.
Wenn der SCR-Katalysator 10 einer Umgebung, die eine hohe Temperatur hat, ausgesetzt wird, wird der SCR-Katalysator 10 aufgrund einer Wärme in der Umgebung verschlechtert. In diesem Fall kann die hohe Temperatur größer als oder gleich 600 Grad Celsius sein. Der Speicher 17 speichert einen Wärmeverlauf des SCR-Katalysators 10 (oder einen Wärmeverlauf der SCR-Temperatur), und die ECU 16 berechnet basierend auf einer Länge eines Zeitraums, währenddessen der SCR-Katalysator 10 der Umgebung ausgesetzt ist, die die hohe Temperatur in dem Wärmeverlauf hat, und einer Gesamtzahl, mit der der SCR-Katalysator 10 der Umgebung ausgesetzt ist, die die hohe Temperatur in dem Wärmeverlauf hat, das SCR-Verschlechterungsniveau. In diesem Fall erhöht sich das SCR-Verschlechterungsniveau gemäß einer Erhöhung einer Länge des Zeitraums, währenddessen der SCR-Katalysator 10 der Umgebung ausgesetzt ist, die die hohe Temperatur in dem Wärmeverlauf hat, und das SCR-Verschlechterungsniveau erhöht sich gemäß einer Erhöhung der Gesamtzahl, mit der der SCR-Katalysator 10 der Umgebung, die die hohe Temperatur in dem Wärmeverlauf hat, ausgesetzt ist.
12 ist eine grafische Darstellung, die eine Abbildung zeigt, die eine Beziehung zwischen dem SCR-Verschlechterungsniveau und dem SCR-Reinigungsvermögen angibt. Wie in 12 gezeigt ist, verringert sich das SCR-Reinigungsvermögen gemäß einer Erhöhung des SCR-Verschlechterungsniveaus. Der Speicher 17 speichert die Abbildung, die in 12 gezeigt ist, und die ECU 16 gewinnt das mit dem SCR-Verschlechterungsniveau korrelierte SCR-Reinigungsvermögen zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt aus der Abbildung.
Wenn die ECU 16 durch Verwenden von zwei oder mehr Parametern aus der SCR-Temperatur, dem SV-Verhältnis, der NH3-Adsorptionsmenge und dem SCR-Verschlechterungsniveau das SCR-Reinigungsvermögen berechnet, kann eine Abbildung, die das mit den zwei oder mehr Parametern korrelierte SCR-Reinigungsvermögen angibt, vorausgehend durch Kombinieren von Abbildungen, die in 9 bis 12 gezeigt sind, eingerichtet werden. Die ECU 16 kann dann basierend auf der Abbildung das SCR-Reinigungsvermögen berechnen. Die ECU 16 berechnet alternativ gemäß den vorhergehenden Parametern jeweils das SCR-Reinigungsvermögen. Die ECU 16 verwendet dann einen Durchschnitt des SCR-Reinigungsvermögens als ein End-SCR-Reinigungsvermögen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Betriebsvorgang bei S24 eine Reinigungsfähigkeitsberechnungseinrichtung.
Bei S25 berechnet die ECU 16 basierend auf dem SCR-Reinigungsvermögen, das bei S24 erhalten wird, eine Ziel-NOx-Desorptionsrate, das heißt den Zielwert der NOx-Desorptionsrate. In diesem Fall ist die NOx-Desorptionsrate die Menge des von der LNT 8 pro Zeiteinheit desorbierten NOx, und die Ziel-NOx-Desorptionsrate ist durch die durchgezogene Linie L5 angegeben. Der Speicher 17 speichert eine Abbildung, in der sich die Ziel-NOx-Desorptionsrate gemäß einer Erhöhung des SCR-Reinigungsvermögens erhöht. Die ECU 16 gewinnt die mit dem SCR-Reinigungsvermögen korrelierte Ziel-NOx-Desorptionsrate zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt aus der Abbildung. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Betriebsvorgang bei S25 eine Desorptionsraten-Einstelleinrichtung, und auf die Ziel-NOx-Desorptionsrate kann als eine NOx-Desorptionsrate Bezug genommen sein.
Bei S26 berechnet die ECU 16 basierend auf einer Formel (iv) eine Ziel-NOx-Okklusionsgrenze, die ein Zielwert der NOx-Okklusionsgrenze der LNT 8 ist. In der Formel (iv) wird die NOx-Okklusionsmenge des gegenwärtigen Zeitpunkts bei S22 erhalten, die Ziel-NOx-Desorptionsrate wird bei S25 erhalten, und eine Berechnungsperiode ist gleich einer Berechnungsperiode der Temperaturerhöhungssteuerung, die in 7 gezeigt ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Berechnungsperiode eine Sekunde sein. Wenn die Berechnungsperiode eine Sekunde ist, gibt die Ziel-NOx-Okklusionsgrenze einen Zielwert der NOx-Okklusionsmenge nach einer Sekunde an. In diesem Fall ist die NOx-Okklusionsmenge im Wesentlichen gleich der tatsächlichen NOx-Okklusionsmenge. $\begin{array}{l} Ziel - NOx - Okklusionsgrenze = NOx - Okklusionsmenge zu dem gegenwärtigen \\ Zeitpunkt - Ziel - NOx - Desorptionsrate \times Berechnungsperiode \end{array}$
Bei S27 berechnet die ECU 16 basierend auf der Ziel-NOx-Okklusionsgrenze, die bei S26 erhalten wird, eine Ziel-LNT-Temperatur, die ein Zielwert der LNT-Temperatur ist. Der Speicher 17 speichert eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der NOx-Okklusionsmenge und der LNT-Temperatur angibt, wie es in 2 gezeigt ist. Die ECU 16 gewinnt dann die mit der Ziel-NOx-Okklusionsgrenze, die bei S26 erhalten wird, korrelierte LNT-Temperatur aus der Abbildung als die Ziel-LNT-Temperatur. Wenn die Berechnungsperiode eine Sekunde ist, gibt die Ziel-LNT-Temperatur einen Zielwert der LNT-Temperatur nach einer Sekunde an.
Bei S28 berechnet die ECU 16 eine Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate, die ein Zielwert der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate ist. In diesem Fall gibt die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate eine Temperaturerhöhungsmenge der LNT-Temperatur in der LNT 8 pro Zeiteinheit an. Die ECU 16 berechnet genauer gesagt basierend auf einer Formel (v) die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate. In der Formel (v) wird die Ziel-LNT-Temperatur bei S27 erhalten, und die Berechnungsperiode ist gleich der Berechnungsperiode der Temperaturerhöhungssteuerung, die in 7 gezeigt ist. Die ECU 16 kann die LNT-Temperatur des gegenwärtigen Zeitpunkts aus dem erfassten Wert des ersten Abgastemperatursensors 11 erhalten. $\begin{array}{l} Ziel - LNT - Temperaturerhöhungsrate = (Ziel - LNT - Temperatur - LNT - Temperatur \\ zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt) / Berechnungsperiode \end{array}$
Bei S30 berechnet die ECU 16 eine Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, das heißt eine Menge des unverbrannten Kraftstoffs, mit dem die LNT 8 versorgt wird, in einem Fall, in dem LNT-Temperaturerhöhungsrate die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate, die bei S28 erhalten wird, wird. Die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs ist die Nacheinspritzmenge. Der Speicher 17 speichert eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate und der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs angibt. In der Abbildung erhöht sich die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs gemäß einer Erhöhung der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate. Die ECU 16 gewinnt dann die mit der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate der vorliegenden Temperaturerhöhungssteuerung korrelierte Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs. Die LNT-Temperaturerhöhungsrate variiert gemäß einer Abgasströmungsmenge. Da sich eine Wärmeübertragungsmenge zwischen einem Gas, das durch die LNT 8 strömt, und einem Basisglied der LNT 8 gemäß einer Erhöhung einer Abgasströmungsmenge erhöht, erhöht sich LNT-Temperaturerhöhungsrate ebenfalls. Die ECU 16 kann somit durch in Betrachten Ziehen der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate und der Abgasströmungsmenge die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs berechnen. 13 und 14 zeigen ein Beispiel eines Berechnens der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs gemäß der Abgasströmungsmenge. 13 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der LNT-Temperatur, der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs und der Zeit in einem Fall zeigt, in dem die Abgasströmungsmenge relativ niedrig ist. 14 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der LNT-Temperatur, der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs und der Zeit in einem Fall zeigt, in dem die Abgasströmungsmenge relativ hoch ist. Wie in 13 und 14 gezeigt ist, geben durchgezogene Linien an, dass die Temperaturerhöhungssteuerung, die die Abgasströmungsmenge in Betracht zieht, ausgeführt wird. Gestrichelte Linien geben ferner an, dass die Temperaturerhöhungssteuerung, die die Abgasströmungsmenge in Betracht zieht, nicht ausgeführt wird. Die gestrichelten Linien geben mit anderen Worten an, dass die Temperaturerhöhungssteuerung, die lediglich die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate in Betracht zieht, ausgeführt wird. Die Temperaturerhöhungssteuerung in 13 und 14 ist die Temperaturerhöhungssteuerung, die die Abgasströmungsmenge in Betracht zieht.
Wie in 13 gezeigt ist, ist, wenn die Abgasströmungsmenge relativ niedrig ist, die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, größer als die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird, an einem Start der Temperaturerhöhungssteuerung. Die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, verringert sich dann mit der Zeit. Schließlich verringert sich die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, um gleich der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs zu sein, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird. Wie in 13 gezeigt ist, ist somit die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, größer als die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird. In diesem Fall ist die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, eine Steigung der durchgezogenen Linie, die die LNT-Temperatur angibt, und die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird, ist eine Steigung der gestrichelten Linie, die die LNT-Temperatur angibt. Die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, kann ferner im Wesentlichen gleich der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate sein, die bei S28 erhalten wird.
Wie in 14 gezeigt ist, ist, wenn die Abgasströmungsmenge relativ hoch ist, die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, weniger als die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird, an dem Start der Temperaturerhöhungssteuerung. Die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, erhöht sich dann mit der Zeit. Wie in 14 gezeigt ist, ist somit die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, weniger als die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird. In diesem Fall ist die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, eine Steigung der durchgezogenen Linie, die die LNT-Temperatur angibt, und die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung nicht ausgeführt wird, ist eine Steigung der gestrichelten Linie, die die LNT-Temperatur angibt. Die LNT-Temperaturerhöhungsrate, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, kann ferner im Wesentlichen gleich der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate sein, die bei S28 erhalten wird.
Wenn die Abgasströmungsmenge nicht in Betracht gezogen wird, ist es, da eine Variation der Wärmeübertragungsmenge aufgrund einer Variation der Abgasströmungsmenge erzeugt wird, möglich, dass eine tatsächliche LNT-Temperaturerhöhungsrate, die die Steigung der gestrichelten Linien, die in 13 und 14 gezeigt sind, ist, von der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate versetzt ist. Wenn genauer gesagt die Abgasströmungsmenge relativ niedrig ist, kann die tatsächliche LNT-Temperaturerhöhungsrate weniger als die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate sein. Wenn die Abgasströmungsmenge relativ hoch ist, kann die tatsächliche LNT-Temperaturerhöhungsrate größer als die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate sein.
Wenn die ECU 16 die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs durch in Betrachtziehen der Abgasströmungsmenge berechnet, gewinnt die ECU 16 bei S30 die Abgasströmungsmenge. Wenn dann die Abgasströmungsmenge weniger als eine Schwelle ist, die vorbestimmt wird, berechnet die ECU 16 die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, die eine Eigenschaft hat, die in 13 angegeben ist. Wenn die Abgasströmungsmenge größer als die Schwelle ist, berechnet die ECU 16 die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, die eine Eigenschaft hat, die in 14 angegeben ist. Da die Abgasströmungsmenge im Wesentlichen gleich der Ansauggasströmungsmenge ist, kann die ECU 16 die Abgasströmungsmenge aus dem erfassten Wert des Luftströmungsmessers 5 erhalten. Die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, die bei S30 erhalten wird, ist eine Bezugsmenge.
Bei S30 führt die ECU 16 eine Nacheinspritzung mit der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, die erhalten wird, aus. Die LNT-Temperatur kann daher mit der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate erhöht werden, und das NOx kann von der LNT 8 mit der Ziel-NOx-Desorptionsrate desorbiert werden. Da die Ziel-NOx-Desorptionsrate durch in Betracht Ziehen des SCR-Reinigungsvermögens eingestellt wird, kann das NOx, das von der LNT 8 desorbiert wird, bei dem SCR-Katalysator 10 sicher reduziert und davon gereinigt werden.
Eine Korrelation zwischen der LNT-Temperaturerhöhungsrate und der Ziel-NOx-Desorptionsrate kann praktisch variieren. Das heißt, es ist möglich, dass die tatsächliche NOx-Desorptionsrate, die die NOx-Desorptionsrate ist, die tatsächlich aus der LNT-Temperaturerhöhungsrate erhalten wird, wenn die LNT 8 mit der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, die bei S30 erhalten wird, versorgt wird, von der Ziel-NOx-Desorptionsrate versetzt ist, und eine Versetzungsmenge wird zwischen der tatsächlichen NOx-Desorptionsrate und der Ziel-NOx-Desorptionsrate erzeugt.
Bei S31 berechnet die ECU 16 basierend auf dem erfassten Wert des zweiten NOx-Sensors 13, der stromabwärts von der LNT 8 angeordnet ist, die tatsächliche NOx-Desorptionsrate. Da genauer gesagt der erfasste Wert des zweiten NOx-Sensors 13 die Konzentration von NOx ist, wandelt die ECU 16 durch Multiplizieren der Konzentration von NOx mit der Abgasströmungsmenge die Konzentration von NOx in die NOx-Desorptionsrate um. Bei S31 berechnet die ECU 16 eine Korrekturmenge der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, die einen Unterschied zwischen der tatsächlichen NOx-Desorptionsrate und der Ziel-NOx-Desorptionsrate steuert, um null zu sein. In diesem Fall erhöht sich die Korrekturmenge gemäß einer Erhöhung des Unterschieds zwischen der tatsächlichen NOx-Desorptionsrate und der Ziel-NOx-Desorptionsrate.
Bei S31 korrigiert die ECU 16 durch Nutzen der Korrekturmenge die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs und führt die Nacheinspritzung mit der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs, die korrigiert ist, aus. Die Versetzungsmenge zwischen der tatsächlichen NOx-Desorptionsrate und der Ziel-NOx-Desorptionsrate kann daher verringert werden, und das NOx, das von der LNT 8 desorbiert wird, kann bei dem SCR-Katalysator 10 sicher reduziert und davon gereinigt werden. Wie in 8 gezeigt ist, ist die tatsächliche NOx-Desorptionsrate im Wesentlichen gleich der Ziel-NOx-Desorptionsrate nach dem Zeitpunkt te.
Die ECU 16 beendet nach S31 die Temperaturerhöhungssteuerung und kehrt zu S7 zurück. Die ECU 16 führt dann solange wiederholt Betriebsvorgänge bei S6 und S7 aus, bis die LNT-Temperatur die zweite Schwelle erreicht. In dem Zeitraum nach dem Zeitpunkt te erhöht sich die LNT-Temperatur, die durch die durchgezogene Linie L8, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, allmählich mit der Zeit gemäß dem SCR-Reinigungsvermögen, das in 8 gezeigt ist. Da sich die LNT-Temperatur allmählich mit der Zeit erhöht, verringert sich die NOx-Okklusionsgrenze, die durch die durchgezogene Linie L1, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, allmählich mit der Zeit. Da sich die NOx-Okklusionsgrenze allmählich mit der Zeit verringert, verringern sich die tatsächliche NOx-Okklusionsmenge, die durch die durchgezogene Linie L2, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, und die tatsächliche NOx-Desorptionsrate, die durch die durchgezogene Linie L6, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, allmählich mit der Zeit. Da sich die tatsächliche NOx-Desorptionsrate allmählich mit der Zeit verringert, kann das NOx, das von der LNT 8 desorbiert wird, bei dem SCR-Katalysator 10 sicher reduziert werden und es kann davon gereinigt werden. Wie in 8 gezeigt ist, kann dann die Auspuffrohr-NOx-Menge, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist, verringert werden.
Wenn die Temperaturerhöhungssteuerung gemäß den Betriebsvorgängen, die in 7 gezeigt sind, nicht ausgeführt wird, erhöht sich die LNT-Temperatur, die durch die gestrichelte Linie L9, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, mit einer Temperaturerhöhungsrate, die konstant ist und stärker als die Temperaturerhöhungsrate der LNT-Temperatur ist, die durch die durchgezogene Linie L8, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, ohne Berücksichtigung des SCR-Reinigungsvermögens. Die NOx-Okklusionsgrenze, die durch die gestrichelte Linie L3, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, und die tatsächliche NOx-Okklusionsmenge, die durch die gestrichelte Linie L4, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, verringern sich daher relativ zu der NOx-Okklusionsgrenze, die durch die durchgezogene Linie L1, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, und der tatsächlichen NOx-Okklusionsmenge, die durch die gestrichelte Linie L2, die in 8 gezeigt ist, angegeben ist, jeweils stark. Das NOx, das die NOx-Okklusionsgrenze überschreitet, wird dann in einer kurzen Zeit entladen oder sofort entladen, wie die gestrichelte Linie L7, die in 8 gezeigt ist. Von dem NOx, das entladen wird, kann ferner nicht vollständig bei dem SCR-Katalysator 10 gereinigt werden, und die Auspuffrohr-NOx-Menge erhöht sich wie die gestrichelte Linie L11, die in 8 gezeigt ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Betriebsvorgänge bei S26 bis S31 eine Temperaturerhöhungsraten-Steuereinrichtung. Betriebsvorgänge bei S26 bis S28 sind ferner eine Temperaturerhöhungsraten-Einstelleinrichtung. Ein Betriebsvorgang bei S30 ist ferner eine Bezugsmengen-Einstelleinrichtung. Ein Betriebsvorgang bei S31 und der zweite NOx-Sensor 13 sind außerdem eine Desorptionsraten-Gewinnungseinrichtung, und der Betriebsvorgang bei S31 ist eine Korrektureinrichtung.
Wenn die ECU 16 bestimmt, dass der Unterschied zwischen der NOx-Okklusionsgrenze und der NOx-Okklusionsmenge größer als die oder gleich der vorbestimmten Menge ist (S23: NEIN), schreitet die ECU 16 zu S29 fort. Bei S29 stellt die ECU 16 die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate auf einen konstanten Wert ein, der nicht von dem SCR-Reinigungsvermögen abhängt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate, die bei S29 eingestellt wird, größer als die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate, die bei S28 eingestellt wird. Die LNT-Temperatur kann somit rasch erhöht werden. Das heißt, die LNT 8 kann rasch gewärmt werden. Bei S30 berechnet die ECU 16 basierend auf der Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate, die bei S29 eingestellt wird, die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs und führt die Nacheinspritzung mit der Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs aus. Bei S31 berechnet die ECU 16 basierend auf dem durch den zweiten NOx-Sensor 13 erfassten Wert die tatsächliche NOx-Desorptionsrate und korrigiert basierend auf dem Unterschied zwischen der tatsächlichen NOx-Desorptionsrate und der Zieldesorptionsrate die Versorgungsmenge eines unverbrannten Kraftstoffs. Die ECU 16 beendet dann die Temperaturerhöhungssteuerung und kehrt zu S7 zurück.
Wie in 8 gezeigt ist, werden in dem Zeitraum von dem Zeitpunkt td1 bis zu dem Zeitpunkt te Parameter, wenn die ECU 16 bestimmt, dass der Unterschied zwischen der NOx-Okklusionsgrenze und der NOx-Okklusionsmenge größer als die oder gleich der vorbestimmten Menge ist (S23: NEIN), angegeben. In diesem Fall ist es, da der Unterschied zwischen der NOx-Okklusionsgrenze und der NOx-Okklusionsmenge größer als die oder gleich der vorbestimmten Menge ist, schwierig, anzunehmen, dass das NOx in einer großen Menge in einer kurzen Zeit entladen wird oder sofort von der LNT 8 entladen wird. Eine Verschlechterung der Auspuffrohr-NOx-Menge kann somit in einem Fall verhindert werden, in dem die Ziel-LNT-Temperaturerhöhungsrate auf einen konstanten Wert eingestellt ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, da entweder die Steuerung einer fetten Verbrennung oder die Temperaturerhöhungssteuerung bei einem besseren Kraftstoffverbrauch gemäß der LNT-Einlassgastemperatur ausgewählt wird, der Kraftstoffverbrauch, wenn die NOx-Klärung der LNT ausgeführt wird, verbessert werden, ohne die Auspuffrohr-NOx-Menge zu erhöhen. Wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, und wenn die NOx-Okklusionsmenge nahe der NOx-Okklusionsgrenze ist, wird der Zielwert der NOx-Desorptionsrate gemäß dem SCR-Reinigungsvermögen eingestellt. Da die LNT-Temperaturerhöhungsrate gesteuert wird, um die NOx-Desorptionsrate zu dem Zielwert der NOx-Desorptionsrate werden zu lassen, kann die Menge des NOx, die in den SCR-Katalysator strömt, gesteuert werden, und das NOx, das von der LNT desorbiert wird, kann bei dem SCR-Katalysator sicher reduziert werden und es kann davon gereinigt werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf das im Vorhergehenden erwähnte Ausführungsbeispiel begrenzt und kann auf verschiedene Ausführungsbeispiele innerhalb des Geists und des Schutzbereichs von Ansprüchen der vorliegenden Offenbarung angewendet sein. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Offenbarung auf ein System angewendet, das eine Dieselmaschine aufweist. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch auf ein System angewendet sein, das eine Benzinmaschine mit einer mageren Verbrennung aufweist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Schwelle auf die zweite Temperatur T2 eingestellt, die eine Randtemperatur ist, bei der eine Größenbeziehung zwischen dem Kraftstoffverbrauch, wenn die Steuerung einer fetten Verbrennung ausgeführt wird, und dem Kraftstoffverbrauch, wenn die Temperaturerhöhungssteuerung ausgeführt wird, umgekehrt wird. Die erste Schwelle kann jedoch auf eine Temperatur von weniger als die Randtemperatur eingestellt sein. In diesem Fall wird ein Ausführen der Steuerung einer fetten Verbrennung begrenzt. Die Steuerung einer fetten Verbrennung kann beispielsweise lediglich in einem stationären Zustand der Maschine ausgeführt werden. Wenn die erste Schwelle auf eine Temperatur von weniger als die Randtemperatur eingestellt werden kann, und wenn es unpassend ist, die Steuerung einer fetten Verbrennung auszuführen, kann die Temperaturerhöhungssteuerung anstatt der Steuerung einer fetten Verbrennung ausgeführt werden, und die NOx-Klärung kann ausgeführt werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Temperaturerhöhungssteuerung durch Ausführen der Nacheinspritzung ausgeführt. Die Temperaturerhöhungssteuerung kann jedoch durch Versorgen des Austrittskanals mit dem unverbrannten Kraftstoff ausgeführt werden. In diesem Fall kann ein Einspritzventil, das den Kraftstoff einspritzt, in dem Austrittskanal stromaufwärts von der LNT angeordnet sein. Ein Heizer kann alternativ in der LNT angeordnet sein, und die Temperaturerhöhungssteuerung kann durch den Heizer ausgeführt werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mischt das Beimischungsventil das Harnstoffwasser bei. Das Beimischungsventil kann jedoch NH3 beimischen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele derselben beschrieben ist, versteht es sich von selbst, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und den Aufbau begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Trotz der verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt werden, sind zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Element aufweisen, ebenfalls innerhalb des Geists und des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine (2), mit: einem ersten Katalysator (8), der in einem Austrittskanal (7) der internen Verbrennungsmaschine (2) angeordnet ist, wobei der erste Katalysator (8) ein NOx in einer mageren Atmosphäre okkludiert, und der erste Katalysator (8) das NOx, das in dem ersten Katalysator (8) okkludiert ist, in einer fetten Atmosphäre reduziert; einem Beimischungsventil (9), das in dem Austrittskanal (7) stromabwärts von dem ersten Katalysator (8) angeordnet ist, wobei das Beimischungsventil (9) dem Austrittskanal (7) ein Reduktionsmittel beimischt; einem zweiten Katalysator (10), der in dem Austrittskanal (7) stromabwärts von dem Beimischungsventil (9) angeordnet ist, wobei der zweite Katalysator (10) das NOx gemäß dem Reduktionsmittel selektiv reduziert; einer Klärungs-Bestimmungseinrichtung (16, S1, S2), die bestimmt, ob eine Klärung des NOx, das in dem ersten Katalysator (8) okkludiert ist, angefragt wird; einer Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung (16, S5, S6, S8), die eine Temperaturerhöhungssteuerung ausführt, die eine Temperatur des ersten Katalysators (8) erhöht und veranlasst, dass das NOx, das in dem ersten Katalysator okkludiert ist, von dem ersten Katalysator (8) desorbiert wird, wobei sich die Temperaturerhöhungssteuerung von einer Steuerung einer fetten Verbrennung, die eine Steuerung einer Verbrennung der internen Verbrennungsmaschine (2) ist, unterscheidet, und die Steuerung einer fetten Verbrennung eine Atmosphäre in dem Austrittskanal (7) in eine fette Atmosphäre ändert und das NOx, das in dem ersten Katalysator (8) okkludiert ist, in einem Fall reduziert, in dem die Klärungs-Bestimmungseinrichtung (16, S1, S2) bestimmt, dass die Klärung angefragt wird; und einer Beimischungs-Steuereinrichtung (16, S7), die durch Nutzen des Beimischungsventils (9) ein Beimischen des Reduktionsmittels ausführt und das NOx, das durch Ausführen der Temperaturerhöhungssteuerung von dem ersten Katalysator (8) desorbiert wird, bei dem zweiten Katalysator (10) reduziert.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine (2) nach Anspruch 1, mit ferner: einer Gastemperatur-Gewinnungseinrichtung (11, S4), die eine Einlassgastemperatur, die eine Temperatur eines Abgases, das in den ersten Katalysator (8) strömt, ist, gewinnt; und einer Ausfuhrungseinrichtung (16, S10, S11, S13) einer fetten Verbrennung, die die Steuerung einer fetten Verbrennung in einem Fall ausführt, in dem die Klärungs-Bestimmungseinrichtung (16, S1, S2) bestimmt, dass die Klärung angefragt wird, und die Einlassgastemperatur weniger als eine erste Schwelle ist, wobei wenn die Einlassgastemperatur größer als die oder gleich der ersten Schwelle ist, die Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung (16, S5, S6, S8) die Temperaturerhöhungssteuerung ausführt.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine (2) nach Anspruch 2, mit ferner: einer Katalysatortemperatur-Gewinnungseinrichtung (S8, 11), die eine Katalysatortemperatur, die die Temperatur des ersten Katalysators (8) ist, gewinnt, wobei die Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung (16, S5, S6, S8) die Temperaturerhöhungssteuerung solange ausführt, bis die Katalysatortemperatur größer als eine oder gleich einer zweiten Schwelle ist.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Reinigungsvermögens-Berechnungseinrichtung (16, S24), die einen Zustand des zweiten Katalysators (10) gewinnt und basierend auf dem Zustand ein NOx-Reinigungsvermögen des zweiten Katalysators (10) berechnet, eine Desorptionsraten-Einstelleinrichtung (16, S25), die eine Zieldesorptionsrate, die ein Zielwert einer NOx-Desorptionsrate des ersten Katalysators (8) ist, gemäß dem NOx-Reinigungsvermögen einstellt, und eine Temperaturerhöhungsraten-Steuereinrichtung (16, S26 bis S31), die eine Temperaturerhöhungsrate des ersten Katalysators (8) steuert und die NOx-Desorptionsrate des ersten Katalysators (8) die Zieldesorptionsrate werden lässt.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine (2) nach Anspruch 4, bei der die Temperaturerhöhungs-Ausführungseinrichtung ferner folgende Merkmale aufweist: eine Grenzen-Gewinnungseinrichtung (16, S21), die eine NOx-Okklusionsgrenze des ersten Katalysators (8) gewinnt, eine Okklusionsmengen-Gewinnungseinrichtung (16, S22), die eine NOx-Okklusionsmenge des ersten Katalysators (8) zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt gewinnt, und eine Unterschieds-Bestimmungseinrichtung (16, S23), die bestimmt, ob ein Unterschied zwischen der NOx-Okklusionsgrenze und der NOx-Okklusionsmenge weniger als eine vorbestimmte Menge ist, wobei wenn die Unterschieds-Bestimmungseinrichtung (16, S23) bestimmt, dass der Unterschied weniger als die vorbestimmte Menge ist, die Temperaturerhöhungsraten-Steuereinrichtung (16, S26-S31) die Temperaturerhöhungsrate des ersten Katalysators (8) steuert und die NOx-Desorptionsrate des ersten Katalysators (8) die Zieldesorptionsrate werden lässt.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine (2) nach Anspruch 5, bei der, wenn der Unterschied größer als die oder gleich der vorbestimmten Menge ist, die Temperaturerhöhungs-Ausfuhrungseinrichtung (S29, S30, S31) die Temperaturerhöhungssteuerung ausführt und die Temperaturerhöhungsrate des ersten Katalysators (8) ohne Berücksichtigung des NOx-Reinigungsvermögens des zweiten Katalysators (10) zu einem konstanten Wert werden lässt.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Temperaturerhöhungssteuerung eine Steuerung ist, die durch Versorgen des ersten Katalysators (8) mit einem unverbrannten Kraftstoff die Temperatur des ersten Katalysators (8) erhöht, und die Temperaturerhöhungsraten-Steuereinrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Temperaturerhöhungsraten-Einstelleinrichtung (16, S26 bis S28), die eine Zieltemperaturerhöhungsrate, die ein Zielwert der Temperaturerhöhungsrate des ersten Katalysators (8) ist, einstellt und die NOx-Desorptionsrate des ersten Katalysators (8) die Zieldesorptionsrate werden lässt, eine Bezugsmengen-Einstelleinrichtung (S30), die eine Bezugsmenge des unverbrannten Kraftstoffs, mit dem der erste Katalysator (8) versorgt wird, basierend auf der Zieltemperaturerhöhungsrate einstellt, eine Desorptionsraten-Gewinnungseinrichtung (S31, 13), die eine tatsächliche Desorptionsrate, die die NOx-Desorptionsrate des ersten Katalysators (8) ist, die tatsächlich erhalten wird, wenn der erste Katalysator (8) mit der Bezugsmenge mit dem unverbrannten Kraftstoff versorgt wird, gewinnt, und eine Korrektureinrichtung (S31), die die Bezugsmenge korrigiert, um einen Unterschied zwischen der Zieldesorptionsrate und der tatsächlichen Desorptionsrate kleiner werden zu lassen.