DE102016107867A1

DE102016107867A1 - Abgasemissions-Steuerungssystem und Reinigungssteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016107867A1
Application number: DE102016107867.0A
Authority: DE
Inventors: Kengo Furukawa; Yusuke Hongo; Jun OSAKA; Yoshiho UCHIYAMA; Takamasa Itou; Wakichi KONDOH; Masaki Takeyama; Kohei Motoo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US20160333763A1; US10378406B2

Abstract

Eine Abgasemission-Steuerungsvorrichtung (1) ist mit einer Zuführvorrichtung (10), einem Katalysator und einem Gasdruck-Reduktionsteil (30) ausgestattet. Die Zuführvorrichtung (10) führt ein Reduktionsmittel einer Abgasleitung (3) von einem Zuführkanal bzw. -port (13), der zu der Abgasleitung (3) freiliegt, zu. Der Katalysator ist auf der stromabwärtigen Seite der Zuführvorrichtung (10) in der Abgasleitung (3) angeordnet und reinigt ein Abgas durch die Verwendung des Reduktionsmittels. Das Gasdruck-Reduktionsteil (30) kann eine Geschwindigkeit des Abgases, das in der Abgasleitung (3) strömt, verändern, und kann einen Gasdruck nahe dem Zuführport (13) im Vergleich zu dem Gasdruck auf der Innenseite eines Zuführvorrichtungskörpers (11) verringern. Auf diese Weise wird das Reduktionsmittel durch den Zuführport (13) von dem Zuführvorrichtungskörper (11) zur Abgasleitung (3) herausgesogen. Ein NOx-Katalysator (131) adsorbiert das Stickoxid, das in dem Abgas enthalten ist, das von einer Verbrennungsmaschine emittiert wird. Der NOx-Katalysator (131) weist eine Mehrzahl von Adsorptionszuständen auf. Das durch den NOx-Katalysator (131) adsorbierte NOx wird von dem NOx-Katalysator (131) desorbiert, wenn das Abgas gereinigt wird. Eine ECU schätzt eine NOx-Adsorptionsmenge, dass durch den NOx-Katalysator (131) adsorbiert wird. Dann schätzt die ECU eine NOx-Desorptionsmenge, die von dem NOx-Katalysator (131) desorbiert wird, auf der Basis der geschätzten NOx-Adsorptionsmenge.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgasemission-Steuerungssystem, das ein Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das von einer Maschine emittiert wird, reinigt, und eine Reinigungssteuerungsvorrichtung, die auf das Abgasemission-Steuerungssystem angewendet wird.
Hintergrund
Eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung, die ein Abgas von einer Verbrennungsmaschine reinigt, ist allgemein bekannt.
Eine in einer Patentschrift 1 beschriebene Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung ist mit einer Zuführvorrichtung (Kraftstoffreformierungsvorrichtung), die einer Abgasleitung von einer Verbrennungsmaschine ein Reduktionsmittel zuführt, und einem Katalysator (einem selektiven Reduktionskatalysator) ausgestattet, der auf einer stromabwärtigen Seite von der Zuführvorrichtung in der Abgasleitung angeordnet ist. Die Zuführvorrichtung, die durch die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung bereitgestellt ist, führt der Abgasleitung ein wasserstoffhaltiges Gas, das durch Reformieren eines Kraftstoffs erzeugt wird, als ein Reduktionsmittel zu. Wenn das Abgas und das Reduktionsmittel, die in der Abgasleitung strömen, in den Katalysator strömen, wird ein in dem Abgas enthaltenes NOx zu N₂ reduziert.
Die durch die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung bereitgestellte Zuführvorrichtung, die in der Patentschrift 1 beschrieben wird, führt das Reduktionsmittel der Abgasleitung durch die Verwendung des Drucks einer Luft zu, die in die Zuführvorrichtung aus einem Luftbehälter oder einem Kompressor eingeführt wird. Wenn aus diesem Grund der Antriebszustand der Verbrennungsmaschine in einen Hochlastzustand versetzt wird, und ein Gasdruck der Abgasleitung, die auf einer stromaufwärtigen Seite des Katalysators positioniert ist, erhöht wird, muss eine Reduktionsmittelmenge, die der Abgasleitung von der Zuführvorrichtung zugeführt wird, durch eine Erhöhung eines Energieverbrauchs des Luftbehälters oder durch eine Ausgabebegrenzung des Luftbehälters oder des Kompressors abzunehmen.
In der Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung, die in der Patentschrift 1 beschrieben ist, ist zudem in dem Fall, in dem die Reduktionsmittelmenge, die der Abgasleitung von der Zuführvorrichtung zugeführt wird, erhöht wird, zu befürchten, dass die Abmessungen des Luftbehälters oder des Kompressors vergrößert werden müssen oder dass eine Leistungsaufnahme des Kompressors erhöht werden muss.
In einer Patentschrift 2 wird ein Abgasemissions-Steuerungssystem von einer Verbrennungsmaschine offenbart, das ein durch einen Katalysator adsorbiertes Stickoxid desorbiert, und das ein Abgas durch die Verwendung eines Reduktionsmittels reinigt. In diesem Abgasemissions-Steuerungssystem wird eine Desorptionsmenge des Stickoxids, das von dem Katalysator desorbiert wird, auf der Basis einer Katalysatortemperatur, einer Adsorptionsmenge des Stickoxids und einer Strömungsrate des sich durch den Katalysator bewegenden vorbeiströmenden Gases geschätzt.
Darüber hinaus wird in diesem Abgasemissions-Steuerungssystem eine Datentabelle zum Schätzen der Desorptionsmenge des Stickoxids herangezogen. Das Abgasemissions-Steuerungssystem kann eine eindeutige Desorptionsmenge des Stickoxids für die Katalysatortemperatur, die Adsorptionsmenge des Stickoxids und die Strömungsrate des sich durch den Katalysator bewegenden vorbeiströmenden Gases, die vorstehend beschrieben sind, auf der Basis der Datentabelle schätzen.
Im Allgemeinen beinhaltet ein für das Abgasemissions-Steuerungssystem verwendeter Katalysator einen Katalysator mit einer Mehrzahl von Adsorptionszuständen. In diesem Katalysator unterscheidet sich eine Desorptionskennlinie des Stickoxids abhängig von dem Adsorptionszustand. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung konzentriert sich auf einen Unterschied in der Desorptionskennlinie des Stickoxids, die entsprechend dem Adsorptionszustand des Katalysators variiert.
Die Patentschrift 2 konzentriert sich nicht auf den Adsorptionszustand des Stickoxids in dem Katalysator, und die Desorptionsmenge, die durch die Verwendung der Datentabelle geschätzt wird, spiegelt nicht den Adsorptionszustand des Stickoxids in den Katalysator wider. Aus diesem Grund steht in Bezug auf ein Abgasemissions-Steuerungssystem, das mit einem Katalysator mit einer Mehrzahl von Adsorptionszuständen ausgestattet ist, zu befürchten, dass, wenn die Desorptionsmenge durch ein in der Patentschrift 2 offenbartes Verfahren geschätzt wird, eine geschätzte Desorptionsmenge ein Wert ist, der von einer tatsächlichen Adsorptionsmenge abweicht.
In einer Patentschrift 3 ist eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung offenbart, die einen Kraftstoff als ein Reduktionsmittel verwendet, und die das in dem Abgas enthaltene Stickoxid durch einen Katalysator reinigt. Wenn dieser Katalysator kontinuierlich verwendet wird, verschlechtert sich der Katalysator. Somit wird durch die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung, die in der Patentschrift 3 offenbart ist, ein Grad des Voranschreitens einer Verschlechterung des gesamten Katalysators durch Erfassen der Temperatur des Katalysators bestimmt und eine Zuführmenge des Kraftstoffs, der dem Katalysator als das Reduktionsmittel zugeführt wird, korrigiert.
Die Erfinder haben sich auf die Tatsache konzentriert, dass ein kontinuierlich verwendeter Katalysator sowohl einen Abschnitt aufweist, in dem die Verschlechterung voranschreitet, als auch einen Abschnitt, in dem die Verschlechterung geringfügig voranschreitet. Folglich sind die Erfinder auf das Problem gestoßen, dass sich in der Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß der Patentschrift 3 eine Leistungsabnahme des Katalysators, die durch die Verschlechterung hervorgerufen wird, mehr als nötig bemerkbar macht. Genauer gesagt wird in der Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß Patentschrift 3 die Verschlechterung des Katalysators durch Berücksichtigen des gesamten Katalysators als ein Katalysator bestimmt, und die Zuführmenge des Kraftstoffs, der das Reduktionsmittel ist, wird angepasst. Aus diesem Grund kann selbst, wenn in dem Katalysator ein Abschnitt verbleibt, in dem die Verschlechterung geringfügig voranschreitet, der Abschnitt, in dem die Verschlechterung geringfügig voranschreitet, einen Vorgang zum Reinigen des Stickoxids in dem Abgas nicht zufriedenstellend ausführen. Folglich macht sich die Leistungsabnahme des Katalysators, die durch die Verschlechterung hervorgerufen wird, bemerkbar.
[Patentschrift 1] JP 2014-122550 A
[Patentschrift 2] JP 2002-332835 A
[Patentschrift 3] JP 2001-59413 A
Kurzfassung
Eine der vorliegenden Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung zu schaffen, die eine Zuführmenge von einem Reduktionsmittel, das einer Abgasleitung zugeführt wird, erhöhen kann.
Eine weitere der vorliegenden Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe ist es, ein Abgasemissions-Steuerungssystem, das eine Desorptionsmenge des Stickoxids mit hoher Genauigkeit schätzen kann, und eine Reinigungssteuerungsvorrichtung zu schaffen, die auf das Abgasemissions-Steuerungssystem angewendet wird.
Noch eine weitere der vorliegenden Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe ist es, ein Abgasemissions-Steuerungssystem, das verhindern kann, dass eine Leistung eines Katalysators durch die Verschlechterung des Katalysators verringert wird, und eine Reinigungssteuerungsvorrichtung zu schaffen, die auf das Abgasemissions-Steuerungssystem angewendet wird.
Eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Zuführvorrichtung, einen Katalysator und ein Gasdruck-Reduktionsteil. Die Zuführvorrichtung weist einen Zuführvorrichtungskörper auf, in dem ein Reduktionsmittel strömt, und einen Zuführkanal bzw. -port, der das Reduktionsmittel einer Abgasleitung von dem Zuführvorrichtungskörper zuführt. Der Katalysator ist auf einer stromabwärtigen Seite der Zuführvorrichtung in der Abgasleitung angeordnet und reinigt eine Abgasemission durch die Verwendung des Reduktionsmittels. Das Gasdruck-Reduktionsteil kann eine Geschwindigkeit des in der Abgasleitung strömen Abgases verändern, wodurch es einen Gasdruck in der Nähe des Zuführports im Vergleich zu dem Gasdruck auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers reduzieren kann.
Auf diese Weise kann das Reduktionsmittel in die Abgasleitung durch den Zuführport von dem Zuführvorrichtungskörper herausgesogen werden. Aus diesem Grund kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung eine Zuführmenge des Reduktionsmittels erhöhen.
Ein Abgasemissions-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: einen Katalysator, der das Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das von einer Maschine emittiert wird, in einer Mehrzahl von Adsorptionszuständen adsorbiert, und der das adsorbierte Stickoxid desorbiert, wenn das adsorbierte Stickoxid gereinigt wird; ein Adsorptionsmengen-Schätzteil, das eine Adsorptionsmenge des Stickoxids, das durch den Katalysator adsorbiert wird, durch ein Verfahren entsprechend den jeweiligen Adsorptionszuständen schätzt; und ein Desorptionsmengen-Schätzteil, das eine Desorptionsmenge des Stickoxids, das von dem Katalysator desorbiert wird, auf der Basis eines geschätzten Wert der Adsorptionsmenge schätzt, die durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil geschätzt wird.
Selbst wenn der Katalysator die Mehrzahl von Adsorptionszuständen aufweist, schätzt das Adsorptionsmengen-Schätzteil die Adsorptionsmenge des Stickoxids durch das Verfahren entsprechend den jeweiligen Adsorptionszuständen des Katalysators. Die Desorptionsmenge des Stickoxids, die durch das Desorptionsmengen-Schätzteil auf der Basis des geschätzten Werts der Adsorptionsmenge geschätzt wird, die durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil auf diese Weise geschätzt wird, kann ein Wert sein, der den tatsächlichen Adsorptionszustand des Katalysators widerspiegelt. Somit kann das Abgasemissions-Steuerungssystem, das die Desorptionsmenge des Stickoxids mit hoher Genauigkeit schätzen kann, realisiert werden.
Zudem ist eine Reinigungssteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Reinigungssteuerungsvorrichtung, die auf einen Abgasemissions-Steuerungssystem angewendet wird, das einen Katalysator beinhaltet, der das Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das von einer Maschine emittiert wird, in einer Mehrzahl von Adsorptionszuständen adsorbiert, und der das adsorbierte Stickoxid desorbiert, wenn das adsorbierte Stickoxid gereinigt wird. Die Reinigungssteuerungsvorrichtung beinhaltet: ein Adsorptionsmengen-Schätzteil, das eine Adsorptionsmenge des Stickoxids, das durch den Katalysator adsorbiert wird, durch ein Verfahren entsprechend den jeweiligen Adsorptionszuständen schätzt; und ein Desorptionsmengen-Schätzteil, das eine Desorptionsmenge des Stickoxids, das von dem Katalysator desorbiert wird, auf der Basis eines geschätzten Werts der Adsorptionsmenge des Stickoxids schätzt, die durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil geschätzt wird.
Die tatsächlichen Adsorptionszustände des Katalysators spiegeln sich in der Schätzung der Adsorptionsmenge des Stickoxids wider, wobei die Desorptionsmenge des Stickoxids mit hoher Genauigkeit geschätzt werden kann.
Ein Abgasemissions-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: eine Kraftstoffreformierungsvorrichtung, die ein Reduktionsmittel zum Reduzieren von Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das von einer Maschine emittiert wird, durch Reformieren des für die Maschine verwendeten Kraftstoffs erzeugt; einen Katalysator, der das Stickoxid in dem Abgas durch die Verwendung des durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführten Reduktionsmittels reinigt; eine Mehrzahl von Verschlechterungs-Erfassungsteilen, die in dem Katalysator entlang einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind, und die eine physikalische Größe in Bezug auf eine Verschlechterung des Katalysators erfassen; ein Verschlechterungsschätzteil, das eine Verschlechterungsverteilung des Katalysators in der Strömungsrichtung auf der Basis der erfassten Werte von der Mehrzahl von Verschlechterungs-Erfassungsteilen erzeugt, und das einen Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, anhand der Verschlechterungsverteilung schätzt; und ein Reformierungssteuerungsteil, das eine Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung derart steuert, das das Reduktionsmittel den Abschnitt, der durch das Verschlechterungsschätzteil als geringfügig verschlechtert eingeschätzt wird, in einem aktiven Zustand erreicht.
Das Reduktionsmittel zum Reduzieren des Stickoxids, das in dem Abgas enthalten ist, wird durch Reformieren des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung erzeugt. Somit kann ein Wert einer Aktivität des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführt wird, gesteuert werden. Zudem erzeugt das Verschlechterungsschätzteil die Verschlechterungsverteilung des Katalysators auf der Basis der erfassten Werte von der Mehrzahl der Verschlechterungs-Erfassungsteile, die entlang der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind, und schätzt den Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, anhand der Verschlechterungsverteilung. Wenn die Kraftstoffreformierungsvorrichtung derart gesteuert wird, dass das Reduktionsmittel den Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, in einem aktiven Zustand erreicht, kann der Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, einen Vorgang des Reinigens des Stickoxids in dem Abgas durch bevorzugtes Verwenden des aktivierten Reduktionsmittels zufriedenstellend ausüben. Folglich kann das Abgasemissions-Steuerungssystem, das verhindern kann, dass die Leistung des Katalysators durch die Verschlechterung des Katalysators abnimmt, realisiert werden.
Eine Reinigungssteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Reinigungssteuerungsvorrichtung, die auf ein Abgasemissions-Steuerungssystem angewendet wird, das aufweist: eine Kraftstoffreformierungsvorrichtung, die ein Reduktionsmittel zum Reduzieren des Stickoxids, das in einem Abgas enthalten ist, das von einer Maschine emittiert wird, durch Reformieren des für die Maschine verwendeten Kraftstoffs erzeugt; einen Katalysator, der das Stickoxid in dem Abgas durch die Verwendung des durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführten Reduktionsmittels reinigt; und eine Mehrzahl von Verschlechterungs-Erfassungsteilen, die in dem Katalysator entlang einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind, und die eine physikalische Größe in Bezug auf eine Verschlechterung des Katalysators erfassen. Die Reinigungssteuerungsvorrichtung weist auf: ein Information-Erhalteteil, das erfasste Werte von der physikalischen Größe von der Mehrzahl von Verschlechterungs-Erfassungsteilen erhält; ein Verschlechterungsschätzteil, das eine Verschlechterungsverteilung des Katalysators in der Strömungsrichtung auf der Basis der erfassten Werte von der Mehrzahl von Verschlechterungs-Erfassungsteilen erzeugt, die durch das Informations-Erhalteteil erhalten werden, und das einen Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, anhand der Verschlechterungsverteilung schätzt; und ein Reformierungsteuerungsteil, das eine Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung derart steuert, dass das Reduktionsmittel einen Abschnitt, der durch das Verschlechterungsschätzteil als geringfügig verschlechtert eingeschätzt wird, in einem aktiven Zustand erreicht.
Der Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, kann das Stickoxid durch bevorzugtes Verwenden des aktivierten Reduktionsmittels zufriedenstellend reinigen, so dass verhindert werden kann, dass die Leistung des Katalysators durch die Verschlechterung des Katalysators verringert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Konfiguration einer Abgasemission-Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Schnittansicht von einem Abschnitt II, der in 1 gezeigt ist.
3 ist ein Graph, der eine NOx-Reduktionsrate durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Reduktionsmittels veranschaulicht.
4 ist eine Teilschnittansicht von einer Abgasemission-Steuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine Konfiguration einer Abgasemission-Steuerungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine Teilschnittansicht von einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine Schnittansicht, die anhand einer Linie VII-VII von 6 erstellt worden ist.
8 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10 ist eine Schnittansicht, die auf einer Linie X-X von 9 erstellt worden ist.
11 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
14 ist eine Ansicht einer Zuführvorrichtung bei Betrachtung aus einer Richtung, die durch XIV von 3 gezeigt ist.
15 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
16 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
17 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
18 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer 13. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
19 ist eine Teilschnittansicht von einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer 14. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
20 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer 15. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
21 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer 16. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
22 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer 17. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
23 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer 18. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
24 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer 19. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
25 ist eine Teilschnittansicht einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung eines Vergleichsbeispiels.
26 ist eine zusammen mit einer Verbrennungsmaschine gezeigte allgemeine Konfiguration von einem Abgasemissions-Steuerungssystem gemäß einer 20. Ausführungsform.
27 ist eine schematische Darstellung eines Adsorptionszustands von einem NOx-Katalysator.
28 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Adsorptionszustands von einem NOx-Katalysator.
29 ist eine schematische Darstellung von noch einem weiteren Adsorptionszustand eines NOx-Katalysators.
30 ist ein Graph, der eine Korrelation zwischen einer Katalysatortemperatur und einer der Desorptionsgeschwindigkeit für jeweils ein katalytisches Metall und einen Träger veranschaulicht.
31 veranschaulicht Funktionsblöcke für eine Nachbehandlung, die in einer ECU angelegt sind.
32 ist ein Graph, der ein Zuführmengen-Einstellungskennfeld zeigt, das zum Bestimmen einer Zuführmenge von einem Reduktionsmittel von einer NOx-Konzentration verwendet wird.
33 ist ein Flussdiagramm, das eine Hauptverarbeitung zeigt, die durch ein Reduktionssteuerungsteil ausgeführt wird.
34 ist ein Flussdiagramm, das eine Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung zeigt, die durch ein Desorptionsmengen-Schätzteil ausgeführt wird.
35 ist ein Flussdiagramm, das eine Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung zeigt, die durch ein Adsorptionsmengen-Schätzteil ausgeführt wird.
36 ist ein Graph, der ein Adsorptionsverhältnis-Berechnungskennfeld zeigt, das zum Berechnen eines NOx-Adsorptionsverhältnisses eines NOx-Katalysators von einer Gesamtsumme des NOx verwendet wird, das durch den NOx-Katalysator adsorbiert wird.
37 ist ein Flussdiagramm, das eine erzwingbare Desorptionsverarbeitung zeigt, die durch ein Reduktionssteuerungsteil ausgeführt wird.
38 ist ein Flussdiagramm, das eine Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung in einer 21. Ausführungsform zeigt.
39 ist ein Flussdiagramm, das eine Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung in einer 22 Ausführungsform zeigt.
40 ist eine zusammen mit einer Verbrennungsmaschine gezeigte allgemeine Konfiguration von einem Abgasemissions-Steuerungssystem gemäß einer 23. Ausführungsform.
41 veranschaulicht Funktionsblöcke für eine Nachbehandlung, die in einer ECU angelegt sind.
42 veranschaulicht spezifische Modi von einer Basistemperaturverteilung und einer tatsächlich gemessenen Temperaturverteilung eines NOx-Katalysators.
43 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Reformierungssteuerungsverarbeitung im Einzelnen.
44 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Leistungsbestimmungsverarbeitung einer Verschlechterungsdiagnose im Einzelnen.
45 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Verschlechterungsverteilungs-Schätzverarbeitung im Einzelnen.
46 ist ein Graph zur Darstellung einer Korrelation zwischen einer Temperatur und einem Kraftstoff-Luftverhältnis in einem Reformierungskatalysator und einem Reformierungszustand des Kraftstoffs.
47 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Reformierungssteuerungsverarbeitung von einer 24. Ausführungsform im Einzelnen.
48 ist ein Graph zur Darstellung eines spezifischen Beispiels eines stationären Zustands, in dem eine Verschlechterungsdiagnose in der 24. Ausführungsform ausgeführt wird.
49 ist ein Graph zur Darstellung einer Verteilung einer Menge von einer erzeugten Wärme, die in einem NOx-Katalysator tatsächlich gemessen wird, und einer Verteilung einer Menge von einer erzeugten Wärme, die geschätzt wird.
50 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Reformierungsanpassungsverarbeitung im Einzelnen.
Ausführliche Beschreibung
Nachstehend wird eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß einer Mehrzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Diesbezüglich sind eigentlich identische Konfigurationen in der Mehrzahl der Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird in 1 bis 3 gezeigt. Eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einer Abgasleitung 3 einer Verbrennungsmaschine 2 angeordnet und reinigt ein von der Verbrennungsmaschine 2 emittiertes Abgas.
Die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 ist mit einer Zuführvorrichtung 10 zum Zuführen eines Reduktionsmittels zu der Abgasleitung 3, einem Katalysator 20, der auf einer stromabwärtigen Seite der Zuführvorrichtung 10 in der Abgasleitung 3 angeordnet ist, und einem Gasdruck-Reduktionsteil 30 ausgestattet.
Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet die Zuführvorrichtung 10 einen Zuführvorrichtungskörper 11, ein vorstehendes Teil 12, einen Zuführkanal bzw. -port 13, ein Kraftstoff-Beimengungsventil 14, einen Gaseinführkanal 15, eine Heizeinrichtung 16 und einen Reformierungskatalysator 17.
In dem Zuführvorrichtungskörper 11 ist auf dessen Innenseite ein Raum ausgebildet, in dem der Kraftstoff und das durch Reformieren des Kraftstoffs reformierte Gas strömen.
Das vorstehende Teil 12 ist ein Teil, das in die Abgasleitung 3 von dem Zuführvorrichtungskörper 11 vorsteht. Dieses vorstehende Teil 12 weist den Zuführport 13 auf, der auf der mittleren Seite der Abgasleitung 3 ausgebildet ist. Diesbezüglich kann der Zuführport 13 auf der stromabwärtigen Seite von der Abgasleitung 3 in dem vorstehenden Teil 12 angeordnet sein.
Das Kraftstoff-Beimengungsventil 14 führt den Kraftstoff dem Raum auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers 11 zu und spritzt ihn dort ein. Der Gaseinführkanal 15 ist mit einem Luftbehälter, einem Kompressor, einer Saugleitung, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, oder der Abgasleitung 3 gekoppelt und führt Luft oder das Abgas in den Raum auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers 11 ein.
Die Heizeinrichtung 16 erwärmt den Kraftstoff auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers 11 auf z. B. 400 bis 600°C. Der Reformierungskatalysator 17 oxidiert den Kraftstoff, so dass der Kraftstoff in ein reformiertes Gas, das Aldehyd und dergleichen enthält, reformiert wird. Dieses reformierte Gas funktioniert als ein Reduktionsmittel, wenn das in der Abgasleitung 3 strömende Abgas gereinigt wird.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Katalysator 20 auf der stromabwärtigen Seite der Zuführvorrichtung 10 in der Abgasleitung 3 angeordnet. Ein NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator ist als ein Beispiel für den Katalysator 20 gezeigt. Der Katalysator 20 oxidiert das in dem Abgas enthaltene NOx zu NO₂ und okkludiert NO₂ als Nitrat (NO₃) und reduziert das Nitrat zu N₂ durch das vorstehend beschriebene Reduktionsmittel. Auf diese Weise wird das in dem Abgas enthaltene NOx zu N₂, CO₂ und H₂O gereinigt und in die Atmosphäre abgegeben.
Diesbezüglich ist der Katalysator 20 nicht auf den hier beschriebenen Katalysator beschränkt, sondern es können verschiedene Arten von NOx-Reinigungskatalysatoren, die aus einem Metall oder Nichtmetall bestehen, als der Katalysator 20 verwendet werden.
Der Katalysator 20 gemäß der ersten Ausführungsform ist auf einer stromaufwärtigen Seite von einer Turbine 4 angeordnet, die einen Turbolader ausbildet, der in der Abgasleitung 3 angeordnet ist. Aus diesem Grund strömt das von der Verbrennungsmaschine 2 emittierte Hochtemperatur-Abgas in den Katalysator 20. Somit wird in dem Katalysator 20 eine Oxidations-Reduktionsreaktion aktiv hervorgerufen, die folglich eine Reinigungseffizienz des Abgases erhöhen kann.
Diesbezüglich wird in 1 auf einen Kompressor, der den in der Saugleitung angeordneten Turbolader ausbildet, verzichtet.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 gemäß der ersten Ausführungsform ein Nut-Teil 31, das auf einer Wandoberfläche der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite von der Zuführvorrichtung 10 ausgebildet ist. Das Nut-Teil 31 ist auf einer inneren Wand der Abgasleitung 3 ausgebildet, die zur Außenseite eingekerbt ist und einen Querschnitt aufweist, der nahezu halbkreisförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise wird zwischen einer Strömung des Abgases entlang der inneren Wand des Nut-Teils 31 und einer Strömung des Abgases, die nahe der Mitte der Abgasleitung 3 strömt, eine Geschwindigkeitsdifferenz verursacht. Aus diesem Grund wird, wie durch einen Pfeil A in 2 gezeigt ist, auf der stromabwärtigen Seite des Nut-Teils 31 eine Wirbelströmung erzeugt. Diese Wirbelströmung wird an einer Position benachbart zu dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 erzeugt.
Wenn die Wirbelströmung in der Strömung des Abgases erzeugt wird, wird ein Gasdruck in der Mitte der Wirbelströmung reduziert und somit das Abgas von der Außenseite der Wirbelströmung in die Mitte der Wirbelströmung gezogen. Auf diese Weise wird der Gasdruck nahe des Zuführports 13 im Vergleich zu dem Gasdruck auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers 11 verringert, wodurch das Reduktionsmittel aus dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 heraus zur Abgasleitung 3 gesogen wird. In anderen Worten ist der Zuführport 13 an einer Position ausgebildet, in dem die Wirbelströmung durch das Gasdruck-Reduktionsteil 30 erzeugt wird. Alternativ ist der Zuführport 13 an einer Position ausgebildet, wo der Gasdruck in der Abgasleitung 3 dadurch reduziert wird, dass das Abgas in die Wirbelströmung gezogen wird.
Das Reduktionsmittel, das aus der Zuführvorrichtung 10 heraus zur Abgasleitung 3 gezogen ausgesogen wird, wird mit dem Abgas durch die Wirbelströmung vermengt und strömt in den Katalysator 20. Dann reduziert das Reduktionsmittel das durch den Katalysator 20 okkludierte Nitrat zu N₂.
Anschließend zeigt 3 ein Ergebnis eines Experiments zur Untersuchung einer NOx-Reduktionsrate durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Reduktionsmittels.
Das Experiment wurde folgendermaßen durchgeführt: ein Gasgemisch aus einem N₂, O₂, CO₂, H₂O enthaltenden Gas, einem N₂, HC + N₂ enthaltenden Gas und einem Reduktionsmittel oder ein Gasgemisch aus einem N₂, O₂, CO₂, H₂O enthaltenden Gas und einem N₂, HC + N₂ enthaltenden Gas wurde einem ringförmigen Ofen zugeführt, der mit dem Katalysator 20 ausgestattet war, dann wurde die Temperatur des ringförmigen Ofens verändert, und dann wurde das aus dem ringförmigen Ofen emittierte Gasgemisch durch ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer (FTIR) gemessen. Diesbezüglich wurde in diesem Experiment das NOx und Aldehyd enthaltende Abgas als das Reduktionsmittel verwendet.
In der nachstehenden Beschreibung werden das Gasgemisch des N₂, O₂, CO₂, H₂O enthaltenden Gases, des N₂, HC + N₂ enthaltenden Gases und das Reduktionsmittel als „ein mit dem Reduktionsmittel vermischtes Gas” bezeichnet, wohingegen das Gasgemisch des N₂, O₂, CO₂, H₂O enthaltenden Gases und des N₂, HC + N₂ enthaltenden Gases als ein „nicht mit dem Reduktionsmittel vermischtes Gas” bezeichnet wird.
In 3 zeigt eine gestrichelte Linie C eine Reduktionsrate des NOx, das in dem Gas enthalten ist, das aus dem ringförmigen Ofen emittiert wird, der mit dem Katalysator 20 ausgestattet ist, und dem das „mit dem Reduktionsmittel vermischte Gas” zugeführt wird.
Demgegenüber zeigt eine durchgehende Linie D in 3 eine Reduktionsrate des NOx, das in dem Gas enthalten ist, das aus dem ringförmigen Ofen emittiert wird, der mit dem Katalysator 20 ausgestattet ist, und dem das „nicht mit dem Reduktionsmittel vermischte Gas” zugeführt wird.
Als Folge des Experiments wurde festgestellt, dass in dem Fall, wo dem ringförmigen Ofen „das mit dem Reduktionsmittel vermischte Gas” zugeführt wird, die Reduktionsrate des NOx bei einer geringeren Temperatur höher ist als in dem Fall, wo dem ringförmige Ofen „das nicht mit dem Reduktionsmittel vermischte Gas” zugeführt wird.
Die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ermöglicht folgende Arbeitsweise sowie folgenden Effekt.

(1) In der ersten Ausführungsform kann das Gasdruck-Reduktionsteil 30 die Geschwindigkeit des Abgases, das in der Abgasleitung 3 strömt, verändern und den Gasdruck nahe dem Zuführport 13 im Vergleich zu dem Gasdruck auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers 11 reduzieren.

Auf diese Weise wird das Reduktionsmittel durch den Zuführport 13 aus dem Zuführvorrichtungskörper 11 zur Abgasleitung 3 herausgesogen. Aus diesem Grund kann die Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 eine Zuführmenge des Reduktionsmittels erhöhen.
Ferner kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 das Reduktionsmittel der Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 ohne Verwendung einer Druckdifferenz oder dergleichen zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Turbine 4 des Turboladers, der in der Abgasleitung 3 angeordnet ist, problemlos zu führen. Aus diesem Grund kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 nahe der Verbrennungsmaschine 2 angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 die Temperatur des in den Katalysator 20 strömenden Abgases erhöhen, wodurch somit die Effizienz der Oxidation-Reduktionsreaktion in dem Katalysator 20 und somit die Reduktionsrate des NOx erhöht werden kann.

(2) In der ersten Ausführungsform bewirkt das Gasdruck-Reduktionsteil 30 eine Geschwindigkeitsdifferenz in der Strömung des Abgases in der Abgasleitung 3, wodurch die Wirbelströmung in der Strömung des Abgases in der Abgasleitung 3 erzeugt wird. Der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 ist an einer Position angeordnet, in der die Wirbelströmung durch das Gasdruck-Reduktionsteil 30 erzeugt wird, oder an einer Position, in der der Gasdruck der Abgasleitung 3 dadurch reduziert wird, dass das Abgas durch die Wirbelströmung eingezogen wird.

Auf diese Weise wird der Gasdruck in der Mitte der Wirbelströmung reduziert, und somit wird das Abgas von der Außenseite der Wirbelströmung in die Mitte der Wirbelströmung gezogen. Aus diesem Grund kann das Reduktionsmittel aus dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 herausgesogen werden.
Zudem wird das aus der Abgasleitung 3 herausgesogene Reduktionsmittel durch die Wirbelströmung mit dem Abgas vermengt, wodurch es im rasch mit dem Abgas vermischt wird. Somit kann ein Abstand zwischen der Zuführvorrichtung 10 und dem Katalysator 20 verringert werden, wodurch die Abmessungen der Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 reduziert werden können.

(3) In der ersten Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 das Nut-Teil 31, das auf der Wandoberfläche der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite des Zuführports 13 der Zuführvorrichtung 10 angeordnet ist, und das die Wirbelströmung in der Strömung des Abgases erzeugt, das benachbart zu dem Zuführport 13 ist. Das Nut-Teil 31 als das Gasdruck-Reduktionsteil 30 kann die Geschwindigkeitsdifferenz in der Strömung des Abgases in der Abgasleitung 3 verursachen und kann die Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des Nut-Teils 31 erzeugen. Aus diesem Grund kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 die Wirbelströmung durch eine einfache, das Nut-Teil 31 beinhaltende Konfiguration erzeugen, und kann das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 heraussaugen.

Diesbezüglich ist das Nut-Teil 31, das auf der Wandoberfläche der Abgasleitung 3 angeordnet ist, nicht auf ein Teil beschränkt, dessen Querschnitt nahezu halbkreisförmig ist, wie vorstehend beschrieben wurde, sondern kann in einem Experiment oder dergleichen in einer angemessenen Form ausgebildet werden. Zudem kann die Anzahl der Nuten 31 eins oder mehr betragen.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird in 4 gezeigt. Das Gasdruck-Reduktionsteil 30 der zweiten Ausführungsform ist ein vorstehendes Teil 32, das auf der Wandoberfläche der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite der Zuführvorrichtung 10 angeordnet ist. Das vorstehende Teil 32 steht zu der Innenseite von der inneren Wand der Abgasleitung 3 vor und weist einen Querschnitt auf, der nahezu rechtwinklig ausgebildet ist. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Strömung des Abgases entlang dem vorstehenden Teil 32 und einer Strömung des Abgases bewirkt, das nahe dem mittleren Abschnitt der Abgasleitung 3 strömt. Aus diesem Grund wird auf der stromabwärtigen Seite des vorstehenden Teils 32 eine Wirbelströmung erzeugt, wie durch einen Pfeil E in 4 gezeigt ist. Diese Wirbelströmung wird an einer Position benachbart zu dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 erzeugt.
Zudem wird in der zweiten Ausführungsform die Geschwindigkeitsdifferenz in der Strömung des Abgases der Abgasleitung 3 durch das vorstehende Teil 32 verursacht, so dass die Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des vorstehenden Teils 32 erzeugt wird. Aus diesem Grund kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 die Wirbelströmung durch eine einfache, das vorstehende Teil 32 beinhaltende Konfiguration erzeugen, und kann das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 heraussaugen.
Diesbezüglich ist das vorstehende Teil 32, das auf der Wandoberfläche der Abgasleitung 3 angeordnet ist, nicht auf ein Teil beschränkt, dessen Querschnitt nahezu rechtwinklig ist, wie vorstehend beschrieben wurde, sondern kann in einem Experiment oder dergleichen in einer angemessenen Form ausgebildet werden. Zudem kann die Anzahl des vorstehenden Teils 32 eins oder mehr betragen.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird in 5 gezeigt. In der dritten Ausführungsform ist die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 auf der stromabwärtigen Seite der Turbine 4 des Turboladers angeordnet, der in der Abgasleitung 3 angeordnet ist.
Die Abgasleitung 3, die auf der stromaufwärtigen Seite der Turbine 4 positioniert ist, und ein Gaseinführteil 15, das in der Zuführvorrichtung 10 ausgebildet ist, sollen miteinander durch eine Verbindungsleitung 5 verbunden sein. Ein Gasdruck auf der stromaufwärtigen Seite der Turbine 4 ist höher als der Gasdruck auf der stromabwärtigen Seite der Turbine 4. Aus diesem Grund wird der Gasdruck auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers 11 höher als der Gasdruck in der Abgasleitung 3, die auf der stromabwärtigen Seite der Turbine 4 angeordnet ist, und in der der Zuführport 13 von der Zuführvorrichtung 10 freiliegt. Somit kann in der dritten Ausführungsform eine Zuführmenge des Reduktionsmittels, das der Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 zugeführt wird, erhöht werden.
Diesbezüglich ist auch in der dritten Ausführungsform die Abgasleitung 3 vorzugsweise mit dem Gasdruck-Reduktionsteil 30 versehen, und das Reduktionsmittel wird vorzugsweise von der Zuführvorrichtung 10 in die Abgasleitung 3 herausgesogen.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 6 und 7 gezeigt. Das Gasdruck-Reduktionsteil 30 gemäß der vierten Ausführungsform ist eine Struktur 33, die an einem Abschnitt der Wandoberfläche der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite der Zuführvorrichtung 10 angeordnet ist. Die Struktur 33 ist in der Form einer Platte ausgebildet und weist ein Loch 34 auf, das in einer Dickenrichtung derselben ausgebildet worden ist. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Strömung des Abgases, die durch das Loch 34 der Struktur 33 gelangt, und einer Strömung des Abgases auf der stromabwärtigen Seite der Struktur 33 an einer Position mit Ausnahme des Lochs 34 der Struktur 33 verursacht. Aus diesem Grund wird, wie durch einen Pfeil F in 6 gezeigt ist, eine Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite der Struktur 33 erzeugt. Diese Wirbelströmung wird an einer Position benachbart zu dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 erzeugt.
Zudem wird in der vierten Ausführungsform die Geschwindigkeitsdifferenz in der Strömung des Abgases in der Abgasleitung 3 durch die Struktur 33 verursacht, so dass die Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite der Struktur 33 erzeugt wird. Aus diesem Grund kann die Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 die Wirbelströmung durch eine einfache, die Struktur 33 beinhaltende Konfiguration erzeugen, und kann das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung heraussaugen.
Diesbezüglich ist die Struktur 33, die auf der Wandoberfläche der Abgasleitung 3 angeordnet ist, nicht auf ein Teil beschränkt, das in Form der Platte ausgebildet ist, wie vorstehend beschrieben wurde, sondern kann in einem Experiment oder dergleichen in einer passenden Form ausgebildet sein.
Diesbezüglich ist der Querschnitt der Abgasleitung 3 nicht auf die rechtwinklige Form beschränkt, sondern kann kreisförmig ausgebildet sein.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 8 gezeigt. In der fünften Ausführungsform weist die Struktur 33 als das Gasdruck-Reduktionsteil 30 eine Mehrzahl von Löchern 34 auf. Dadurch wird zwischen einer Strömung des Abgases, das durch die Mehrzahl von Löchern 34 der Struktur 33 gelangt, und eine Strömung des Abgases auf der stromabwärtigen Seite der Struktur 33 an einer Position mit Ausnahme der Mehrzahl von Löchern 34 der Struktur 33 eine Geschwindigkeitsdifferenz verursacht. Aus diesem Grund wird auf der stromabwärtigen Seite der Struktur 33 eine Wirbelströmung erzeugt. Diese Wirbelströmung wird an einer Position benachbart zu dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 erzeugt.
Zudem kann in der fünften Ausführungsform die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 die Wirbelströmung durch eine einfache, die Struktur 33 beinhaltende Konfiguration erzeugen, und kann das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 heraussaugen.
Diesbezüglich ist die Struktur 33, die auf der Wandoberfläche der Abgasleitung 3 angeordnet ist, nicht auf ein Teil beschränkt, das in der vorstehend beschriebenen Form ausgebildet ist, sondern kann durch ein Experiment oder dergleichen in einer passenden Form ausgebildet werden. Zudem kann die Struktur 33 maschenförmig ausgebildet sein.
Diesbezüglich ist der Querschnitt der Abgasleitung 3 nicht auf die rechtwinklige Form beschränkt, die in 8 gezeigt ist, sondern kann kreisförmig ausgebildet sein.
(Sechste Ausführungsform)
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 9 und 10 gezeigt. Das Gasdruck-Reduktionsteil 30 gemäß der sechsten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Nut-Teilen 31, die sich auf der Innenwand der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite der Zuführvorrichtung 10 spiralförmig erstrecken. Die Nut-Teile 31 sind nahezu auf dem gesamten Umfang der inneren Wand der Abgasleitung 3 ausgebildet. Auf diese Weise wird, wie durch einen Pfeil G in 9 gezeigt ist, eine Wirbelströmung in der Strömung des Abgases der Abgasleitung 3 erzeugt. Die Mitte der Wirbelströmung und eine Mittelachse der Abgasleitung 3 befinden sich an nahezu denselben Positionen oder an zueinander nahen Positionen.
Zudem erstreckt sich in der sechsten Ausführungsform das vorstehende Teil 12 der Zuführvorrichtung 10 zu oder in die Nähe einer Position von der Mitte der Wirbelströmung, und der Zuführport 13 ist an der Position ausgebildet.
In der sechsten Ausführungsform erzeugt das Gasdruck-Reduktionsteil 30 eine große Wirbelströmung an einer Position der Mittelachse oder an einer Position nahe der Mittelachse der Abgasleitung 3, wodurch das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 herausgesaugt werden kann.
Diesbezüglich sind in der sechsten Ausführungsform die Nut-Teile 31, die spiralförmig ausgebildet sind, auf der Innenwand der Abgasleitung 3 angeordnet. Stattdessen kann die Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 mit spiralförmigen vorstehenden Teilen 32 versehen sein, die zur Innenseite von der Innenwand der Abgasleitung 3 vorstehen.
(Sechste Ausführungsform)
Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 11 gezeigt. Eine Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der siebten Ausführungsform ist mit einem kleinen Rohr 50 auf der Innenseite der Abgasleitung 3 versehen. In der siebten Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 ein Venturirohr 35, das auf der Innenwand des kleinen Rohrs 50 ausgebildet ist. Wie durch einen Pfeil H in 11 gezeigt ist, kann das Venturirohr 35 eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöhen, das im Inneren des Venturirohrs 35 strömt.
Zudem wird auf der stromabwärtigen Seite des Venturirohrs 35 eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Strömung des Abgases, das aus dem Venturirohr 35 emittiert wird, und einer Strömung des Abgases auf der Außenseite des Venturirohrs 35 verursacht. Aus diesem Grund wird, wie durch einen Pfeil I in 11 gezeigt ist, eine Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des Venturirohrs 35 erzeugt.
In der siebten Ausführungsform ist das vorstehende Teil 12 der Zuführvorrichtung 10 mit dem kleinen Rohr 50 gekoppelt, und der Zuführport 13, der in dem vorstehenden Teil 12 ausgebildet ist, ist mit einem Strömungsdurchlass bzw. einer Strömungsleitung auf der Innenseite des Venturirohrs 35 verbunden. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das in einem Strömungsdurchlass bzw. einer Strömungsleitung des Venturirohrs 35 strömt, schneller wird, nimmt der Gasdruck des Venturirohrs 35 ab, so dass das Reduktionsmittel von dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 herausgesogen wird. Auf diese Weise kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 eine Zuführmenge des Reduktionsmittels erhöhen, das der Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 zugeführt wird.
Weiterhin können in der siebten Ausführungsform das Abgas und das Reduktionsmittel durch die Wirbelströmung, die auf der stromabwärtigen Seite des kleinen Rohrs 50 erzeugt wird, vermengt werden.
(Achte Ausführungsform)
Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 12 erläutert. In der achten Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 ein Verbindungsrohr 36, bei dem ein Ende mit der Abgasleitung 3 gekoppelt ist und das andere Ende mit einem Luftbehälter, einem Kompressor, einer Saugleitung, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, oder der Abgasleitung 3 gekoppelt ist. Das Verbindungsrohr 36 führt die Luft oder das Abgas der Abgasleitung 3 zu. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Strömung der Luft oder des Abgases, die der Abgasleitung 3 von dem Verbindungsrohr 36 zugeführt werden, und einer Strömung des Abgases entlang einer Mittelachse der Abgasleitung 3 verursacht. Aus diesem Grund wird, wie durch einen Pfeil J in 12 gezeigt ist, eine Wirbelströmung in der Nähe des Zuführports 13 der Zuführvorrichtung 10 erzeugt.
Zudem erzeugt die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 in der achten Ausführungsform die Wirbelströmung durch die Luft oder das Abgas, die der Abgasleitung 3 von dem Verbindungsrohr 36 zugeführt werden, und kann somit das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 heraussaugen.
(Neunte Ausführungsform)
Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 13 und 14 gezeigt. In der neunten Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 eine Gasströmungs-Führungsnut 37, die auf einer äußeren Wand des vorstehenden Teils 12 ausgebildet ist. Die Gasströmungs-Führungsnut 37 ist derart ausgebildet, dass sie zu einer Mittelachse der Abgasleitung 3 geneigt ist. Ferner ist in der neunten Ausführungsform der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 auf der stromabwärtigen Seite der Abgasleitung 3 in dem vorstehenden Teil 12 ausgebildet.
Wie durch Pfeile K1 und K2 in 13 gezeigt ist, kann die Gasströmungs-Führungsnut 37 eine Geschwindigkeit und eine Richtung des Abgases, das entlang der äußeren Wand des vorstehenden Teils 12 strömt, verändern, und kann eine Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des Zuführports 13 erzeugen. Auf diese Weise nimmt der Gasdruck in der Mitte der Wirbelströmung ab. Somit kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 das Reduktionsmittel von dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 in die Mitte der Wirbelströmung heraussaugen.
Diesbezüglich ist in der neunten Ausführungsform die Gasströmungs-Führungsnut 37 auf der äußeren Wand des vorstehenden Teils 12 ausgebildet. Stattdessen kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 mit einem Gasströmungs-Führungsvorsprung ausgestattet sein, der von der äußeren Wand des vorstehenden Teils 12 nach außen vorsteht.
(Zehnte Ausführungsform)
Eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 15 gezeigt. In der zehnten Ausführungsform weist das vorstehende Teil 12 der Zuführvorrichtung 10 ein Verlängerungsteil 18 auf, dass sich entlang der Mittelachse der Abgasleitung 3 erstreckt. Aus diesem Grund ist die Gasströmungs-Führungsnut 37, die auf der äußeren Wand des vorstehenden Teils 12 ausgebildet ist, in einer länglicheren Form in einer Mittelachsrichtung der Abgasleitung 3 ausgebildet als die Gasströmungs-Führungsnut 37 in der vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsform. Zudem kann die Gasströmungs-Führungsnut 37 auf der äußeren Wand des vorstehenden Teils 12 spiralförmig ausgebildet sein.
In der zehnten Ausführungsform kann durch deutliches Verändern der Geschwindigkeit und der Richtung des Abgases, das entlang der äußeren Wand des vorstehenden Teils 12 strömt, der Gasdruck in der Mitte einer Wirbelströmung, die auf der stromabwärtigen Seite des Zuführports 13 erzeugt wird, reduziert werden. Somit kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 eine Zuführmenge des Reduktionsmittels, das der Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 zugeführt wird, erhöhen.
(Elfte Ausführungsform)
Eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 16 gezeigt. In der elften Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 eine stromaufwärtige Struktur 38, die in der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite des Zuführports 13 der Zuführvorrichtung 10 ausgebildet ist. Als die stromaufwärtige Struktur 38 ist z. B. ein Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) oder ein Dieselpartikelfilter (DPF) ausgeführt.
In der stromaufwärtigen Struktur 38 wird ein Gasströmungswiderstand an einem Abschnitt 381, der auf der Seite des Zuführports 13 der Zuführvorrichtung 10 positioniert ist, verringert, und ein Gasströmungswiderstand an einem Abschnitt 382, der gegenüber dem Zuführport 13 positioniert ist, wird vergrößert. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Strömung des Abgases auf der stromabwärtigen Seite des Abschnitts 381 mit einem geringeren Gasströmungswiderstand und einer Strömung des Abgases auf der stromabwärtigen Seite des Abschnitts 382 mit einem höheren Gasströmungswiderstand verursacht. Aus diesem Grund wird, wie durch einen Pfeil L in 16 gezeigt ist, eine Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite der stromaufwärtigen Struktur 38 erzeugt. Diese Wirbelströmung wird an einer Position benachbart zu dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 erzeugt.
Zudem kann in der elften Ausführungsform die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 die Wirbelströmung durch die stromaufwärtige Struktur 38 erzeugen und das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zur Abgasleitung 3 heraussaugen.
(Zwölfte Ausführungsform)
Eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 17 gezeigt. In der zwölften Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 31 ein sich expandierendes Teil 40 der Abgasleitung 3, wobei ein Innendurchmesser der Abgasleitung 3 zur stromabwärtigen Seite hin expandiert. Das sich expandierende Teil 40 weist einen Innendurchmesser auf, der mit einem Winkel expandiert ist, bei dem die Strömung des Abgases von der Innenwand der Abgasleitung 3 abgeteilt werden kann. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem sich abteilenden Abschnitt, in dem das Abgas von der Innenwand der Abgasleitung 3 abgeteilt wird, und einer Strömung des Abgases auf der Innenseite des sich abteilenden Abschnitts verursacht. Wie durch einen Pfeil M in 17 gezeigt ist, wird somit eine Wirbelströmung in dem sich expandierenden Teil 40 erzeugt. Der Gasdruck in der Mitte der Wirbelströmung wird reduziert, so dass das Abgas auf der stromaufwärtigen Seite der Wirbelströmung durch die Wirbelströmung eingesogen wird. Somit wird die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases auf der stromaufwärtigen Seite der Wirbelströmung erhöht.
Der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 ist an einem Abschnitt ausgebildet, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases auf der stromaufwärtigen Seite des sich expandierenden Teils 40 beschleunigt wird. Auf diese Weise kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 durch eine Reduktion des Gasdrucks, die dadurch verursacht wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases beschleunigt wird, zur Abgasleitung 3 heraussaugen.
(13. Ausführungsform)
Eine 13. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 18 gezeigt. Der 13. Ausführungsform ist der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 an einer Position ausgebildet, in der eine Wirbelströmung durch das sich expandierende Teil 40 der Abgasleitung 3 erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 durch eine Reduktion des Gasdrucks in der Mitte der Wirbelströmung zur Abgasleitung 3 heraussaugen.
(14. Ausführungsform)
Eine 14. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 19 gezeigt. In der 14. Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 ein gekrümmtes Teil 41 der Abgasleitung 3. Das gekrümmte Teil 41 ist mit einem Winkel gekrümmt, bei dem die Strömung des Abgases sich von der Innenwand der Abgasleitung 3 abgeteilt. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Strömung des Abgases an einem sich abteilenden Abschnitt, in dem das Abgas sich von der Innenwand der Abgasleitung 3 auf der stromabwärtigen Seite des gekrümmten Teils 41 abteilt, und einer Strömung des Abgases an einem Abschnitt verursacht, der einer Seite der Mittelachse der Abgasleitung 3 näher ist als der sich abteilende Abschnitt. Aus diesem Grund wird, wie durch einen Pfeil N in 19 gezeigt ist, auf der stromabwärtigen Seite des gekrümmten Teils 41 eine Wirbelströmung erzeugt.
Der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 ist an einem Abschnitt ausgebildet, in dem die Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des gekrümmten Teils 41 der Abgasleitung 3 erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 durch eine Reduktion des Abgasdrucks in der Mitte der Wirbelströmung zur Abgasleitung 3 heraussaugen.
Diesbezüglich wird das Abgas durch die auf der stromabwärtigen Seite des gekrümmten Teils 41 erzeugte Wirbelströmung eingesogen, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases auf der stromaufwärtigen Seite der Wirbelströmung erhöht wird. Aus diesem Grund kann der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 an einem Abschnitt ausgebildet sein, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases auf der stromaufwärtigen Seite des gekrümmten Teils 41 erhöht wird. Auf diese Weise kann die Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 durch eine Reduktion des Gasdrucks, die dadurch verursacht wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöht wird, in die Abgasleitung 3 heraussaugen.
(15. Ausführungsform)
Eine 15. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 20 gezeigt. In der 15. Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 ein Gasströmungs-Steuerventil 42, das in der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite des Zuführports 13 der Zuführvorrichtung 10 angeordnet ist. Als das Gasströmungs-Steuerventil 42 ist z. B. ein Ventil vorgesehen, das an einem Abschnitt angeordnet ist, in dem eine AGR-Leitung, die durch eine Abgas-Rückführvorrichtung (AGR-Vorrichtung) bereitgestellt wird, an die Abgasleitung 3 gekoppelt ist. Diesbezüglich wird auf die Darstellung der AGR-Leitung in der Zeichnung verzichtet.
Durch das Gasströmungs-Steuerventil 42 wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Strömung des Abgases, das durch eine Öffnung gelangt, die zwischen der Innenwand der Abgasleitung 3 und dem Gasströmungs-Steuerventil 22 ausgebildet ist, und einer Strömung des Abgases auf der stromabwärtigen Seite des Gasströmungs-Steuerventils 42 verursacht. Aus diesem Grund wird, wie durch einen Pfeil B in 20 gezeigt ist, eine Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des Gasströmungs-Steuerventils 42 erzeugt.
Der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 ist an einem Abschnitt ausgebildet, in dem die Wirbelströmung durch das Gasströmungs-Steuerventil42 erzeugt wird. Das Reduktionsmittel wird von der Zuführvorrichtung 10 durch eine Reduktion des Gasdrucks in der Mine der Wirbelströmung zu der Abgasleitung 3 herausgesogen.
In der 15. Ausführungsform bildet die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 eine Konfiguration aus, die in der Abgasleitung 3 für einen anderen Zweck als den der Funktion der Reinigung des Abgases angeordnet ist, und zwar als das Gasdruck-Reduktionsteil 30, und weist den Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 auf, der an einer Position ausgebildet ist, in der die Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des Gasdruck-Reduktionsteils 30 erzeugt wird, wodurch das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 zu der Abgasleitung 30 herausgesogen werden kann.
(16. Ausführungsform)
Eine 16. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 21 gezeigt. Der 16. Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 eine Turbine 43, die in der Abgasleitung 3 auf der stromaufwärtigen Seite des Zuführports 13 der Zuführvorrichtung 10 angeordnet ist. Als die Turbine 43 ist z. B. eine Energierückgewinnungsmaschine, wie z. B. ein Generator oder ein Turbolader, vorgesehen.
Wie durch einen Pfeil Q in 21 gezeigt ist, wird auf der stromabwärtigen Seite der Turbine 43 eine Wirbelströmung erzeugt.
Der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 ist an einem Abschnitt ausgebildet, in dem die Wirbelströmung durch die Turbine 43 erzeugt wird. Das Reduktionsmittel wird von der Zuführvorrichtung 10 durch eine Reduktion des Gasdrucks in der Mitte der Wirbelströmung zu der Abgasleitung 3 herausgesogen.
Zudem kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 in der 16. Ausführungsform eine Konfiguration ausbilden, die in der Abgasleitung 3 für einen anderen Zweck als den der Funktion der Abgasreinigung angeordnet ist, und zwar als das Gasdruck-Reduktionsteil 30, und kann das Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 in die Abgasleitung 3 heraussaugen.
(17. Ausführungsform)
Eine 17. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 22 gezeigt. Die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der 17. Ausführungsform weist ein kleines Rohr 50 auf, das auf der Innenseite der Abgasleitung 3 angeordnet ist. In der 17. Ausführungsform ist das Gasdruck-Reduktionsteil 30 ein vorstehendes Teil 32, das auf der Innenwand des kleinen Rohrs 50 angeordnet ist. Wie durch einen Pfeil N 22 gezeigt wird, wird eine Wirbelströmung auf der stromabwärtigen Seite des vorstehenden Teils 32 auf der Innenseite des kleinen Rohrs 50 erzeugt.
Der Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 kommuniziert mit einem Strömungsdurchlass bzw. einer Strömungsleitung auf der Innenseite des kleinen Rohrs 50. Aus diesem Grund wird das Reduktionsmittel von dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 in die Mitte der Wirbelströmung herausgesogen, die auf der Innenseite des kleinen Rohrs 50 erzeugt wird.
In der 17. Ausführungsform kann verhindert werden, dass der Gasdruck auf der stromaufwärtigen Seite des kleinen Rohrs 50 in der Abgasleitung 3 zunimmt, indem das kleine Rohr 50 an einer einem Abschnitt der Abgasleitung 3 angeordnet wird.
Da in der 17. Ausführungsform die Wirbelströmung in der Strömungsleitung auf der Innenseite des kleinen Rohrs 50 erzeugt wird, kann zudem der Gasdruck in der Mitte der Wirbelströmung deutlich reduziert werden, und eine Zuführmenge des Reduktionsmittels, die der Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 zugeführt wird, kann erhöht werden.
Weiterhin noch werden in der 17. Ausführungsform das Gasdruck-Reduktionsteil 30 und das kleine Rohr 50 so miteinander kombiniert, dass sie eine Anordnung ausbilden und die Anordnung problemlos an der Abgasleitung 3 befestigt werden kann.
Diesbezüglich ist in der 17. Ausführungsform das vorstehende Teil 32 als das Gasdruck-Reduktionsteil 30 auf der Innenseite des kleinen Rohrs 50 angeordnet. Stattdessen kann die Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 als das Gasdruck-Reduktionsteil 33 konfiguriert sein, das in der ersten Ausführungsform bis zur 16. Ausführungsform beschrieben worden ist, und das auf der Innenseite des kleinen Rohrs 50 angeordnet ist.
(18. Ausführungsform)
Eine 18. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 23 gezeigt. Die Abgasemission-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der 18. Ausführungsform ist mit einer Einführungsleitung 39 und eine Pumpe 51 ausgestattet.
Bei der Einführungsleitung 39 ist ein Ende mit dem Gaseinführkanal 15 des Zuführvorrichtungskörpers 11 gekoppelt ist und das andere Ende ist mit der Abgasleitung 3 gekoppelt.
Die Pumpe 51 ist in der Einführleitung 31 angeordnet und führt das Abgas, das aus der Abgasleitung 3 herausgesogen wird, in den Zuführvorrichtungskörper 11 ein. Auf diese Weise wird der Gasdruck auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers 11 erhöht, und somit wird das Reduktionsmittel der Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 zugeführt.
Zudem wird an dem Abschnitt, in dem das andere Ende der Einführleitung 31 mit der Abgasleitung 3 gekoppelt ist, das Abgas zu der Einführleitung 31 herausgesogen und somit der Gasdruck reduziert. Aus diesem Grund kann die Menge des Reduktionsmittels, das der Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 zugeführt wird, erhöht werden.
Weiterhin führt die Pumpe 51 in der 18. Ausführungsform das Abgas von der Abgasleitung 3 dem Zuführvorrichtungskörper 11 zu, so dass der Arbeitsaufwand der Pumpe 51 reduziert werden kann. Somit kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 die Pumpe 51 mit geringeren Abmessungen verwenden. Zudem kann die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 die Leistungsaufnahme der Pumpe 51 verringern.
(19. Ausführungsform)
Eine 19. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 24 gezeigt. Eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der 19. Ausführungsform weist ein Rückschlagventil 52 auf, das an dem Zuführport 13 der Zuführvorrichtung 10 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 52 ermöglicht, dass das Reduktionsmittel von der Innenseite des Zuführports 10 zu der Abgasleitung 3 herausströmen kann. Zudem verhindert das Rückschlagventil 52, dass das Abgas von der Abgasleitung 3 in das Innere der Zuführvorrichtung 10 strömen kann.
In der 19. Ausführungsform kann verhindert werden, dass das Abgas von der Abgasleitung 3 durch die Pulsation des Abgases, die bewirkt wird, wenn ein Abgasventil, das in der Verbrennungsmaschine 2 angeordnet ist, geöffnet oder geschlossen wird, in das Innere der Zuführvorrichtung 10 strömt.
Zudem kann in der 19. Ausführungsform das Reduktionsmittel durch Verwendung der Pulsation des Abgases auch in die Abgasleitung 3 von der Zuführvorrichtung 10 abgeführt werden.
(Vergleichsbeispiel)
Ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist in 25 gezeigt. Bei einer Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel ist eine gesamte Innenwand einer Abgasleitung 3 aus einem Venturi-Rohr 300 gebildet. Das Venturi-Rohr 300 kann eine Strömungsgeschwindigkeit eines auf der Innenseite desselben strömenden Abgases erhöhen. Ein Zuführport 13 von einer Zuführvorrichtung 10 ist an einem Abschnitt ausgebildet, in dem eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases durch das Venturi-Rohr 300 beschleunigt wird. Aus diesem Grund wird ein Reduktionsmittel von der Zuführvorrichtung 10 durch eine Reduktion eines Gasdrucks, die dadurch verursacht wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases beschleunigt wird, zur Abgasleitung 3 herausgesogen.
In der Konfiguration des Vergleichsbeispiels ist jedoch bei der Abgasleitung 3 ein Gesamtquerschnitt desselben aus dem Venturi-Rohr 300 gebildet, so dass man annimmt, dass der Gasdruck auf der stromaufwärtigen Seite des Venturi-Rohrs 300 ansteigt. Somit neigt die Leistungsabgabe einer Verbrennungsmaschine 2 dazu, abzunehmen.
Demgegenüber wird in den Konfigurationen der 19. Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verhindert, dass der Gasdruck auf der stromaufwärtigen Seite des Gasdruck-Reduktionsteils 30 ansteigt, so dass die Leistungsabgabe der Verbrennungsmaschine 10 nicht dazu neigt, abzunehmen.

(1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der NOx-Okklusions-Reduktionskatalysator als ein Beispiel für den Katalysator 20 angegeben. Demgegenüber können in der anderen Ausführungsform verschiedene Arten von Katalysatoren, wie z. B. ein selektiver katalytischer Reduktionskatalysator (SCR), ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder ein Diesel-PM-NOx-Reduktionskatalysator (DPMR) als der Katalysator 20 verwendet werden.
(2) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das reformierte Gas, das Aldehyd und dergleichen, die durch Oxidieren des Kraftstoffs erzeugt werden, enthält, als das Beispiel für das Reduktionsmittel angegeben. Demgegenüber können in der anderen Ausführungsform verschiedene Arten von Reduktionsmitteln, wie z. B. Kraftstoff oder Harnstoff, entsprechend den in dem Abgas enthaltenen Bestandteilen und dem Material des Katalysators verwendet werden.

Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und kann nicht nur in einer Kombination von der Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden, sondern auch auf verschiedene Arten und Weisen innerhalb eines Bereichs, der vom Gedanken der vorliegenden Erfindung nicht abweicht.
(20. Ausführungsform)
Ein Abgasemission-Steuerungssystem 100 gemäß einer 20. Ausführungsform, die in 26 gezeigt ist, ist in einem Fahrzeug zusammen mit einer Verbrennungsmaschine ICE und dergleichen montiert. Die Verbrennungsmaschine ICE ist eine Dieselmaschine mit Selbstzündung und eine Leistungsquelle zum Antreiben des Fahrzeugs. Die Verbrennungsmaschine ICE erzeugt Leistung durch Verbrennen von Leichtöl.
Die Verbrennungsmaschine ICE weist ein Ansaugrohr 112 und ein Abgasrohr 113 auf, die mit einem Lader 111 derselben gekoppelt sind. Das Ansaugrohr 112 bildet eine Saugleitung aus, die bewirken soll, dass Luft in ein Kompressorteil des Laders 111 strömt. Das Abgasrohr 113 bildet eine Abgasleitung aus, die bewirken soll, dass ein Abgas von einem Turbinenteil des Laders 111 in ein Abgasemissions-Steuerungssystem 100 strömt.
Hier sind in der nachstehenden Beschreibung eine stromaufwärtige Seite und eine stromabwärtige Seite auf der Basis einer Richtung spezifiziert, in der die Luft und das Abgas strömen. In anderen Worten bezeichnet eine stromaufwärtige Seite in dem Ansaugrohr 112 eine Seite nahe dem Kompressorteil, und die stromabwärtige Seite in dem Abgasrohr 113 bezeichnet eine Seite nahe dem Turbinenteil.
Das Abgasemissions-Steuerungssystem 100 ist in einem Abgassystem 190 der Verbrennungsmaschine ICE angeordnet. Das Abgasemissions-Steuerungssystem 100 ist ein Nachbehandlungssystem zum Reinigen von Substanzen, die durch die Verbrennung des Leichtöls in der Verbrennungsmaschine ICE erzeugt werden. Das Abgasemissions-Steuerungssystem 100 zersetzt von den Substanzen, die in dem Abgas enthalten sind, das von der Verbrennungsmaschine ICE emittiert wird, insbesondere Stickoxid (NOx) zu Stickstoff (N₂), so dass dadurch das Abgas gereinigt wird. Das Abgasemissions-Steuerungssystem 100 ist mit einer Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120, einer NOx-Reinigungsvorrichtung 130 und einer Maschinensteuerungseinheit (ECU) 150 versehen.
Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 ist in der Mitte des Abgasrohrs 113 angeordnet. In dem Abgasrohr 113 ist eine Nachbehandlungsvorrichtung, wie z. B. ein Oxidationskatalysator und ein Dieselpartikel-Auffangfilter, zwischen dem Lader 111 und der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 angeordnet.
Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 reformiert den Kraftstoff (Leichtöl), so dass dadurch ein reformierter Kraftstoff erzeugt wird. Der reformierte Kraftstoff ist ein sauerstoffhaltiges Material und ein Reduktionsmittel, das zum Reduzieren von NOx in einer NOx-Reinigungsvorrichtung 130 verwendet wird. Der zum Erzeugen des Reduktionsmittels durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 verwendete Kraftstoff wird auch als der Kraftstoff verwendet, der zum Erzeugen der Leistung in der Verbrennungsmaschine ICE verwendet wird. Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 führt der NOx-Reinigungsvorrichtung 130 das Reduktionsmittel durch die Abgasleitung zu. Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 weist ein Kraftstoffeinspritzventil 121, ein Gehäuse 124, ein Temperaturerhöhungsteil 122 und einen Reformierungskatalysator 123 auf.
Das Kraftstoffeinspritzventil 121 ist an einer Position auf der stromaufwärtigen Seite des Reformierungskatalysators 123 angeordnet und ist an dem Abgasrohr 113 oder dem Gehäuse 124 befestigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 121 ist an einer Kraftstoffpumpe 172 gekoppelt. Dem Kraftstoffeinspritzventil 121 wird der Kraftstoff, der in einem Kraftstoffbehälter 171 gelagert ist, dadurch zugeführt, dass die Kraftstoffpumpe 172 betrieben wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 121 erzeugt eine elektromagnetische Kraft in einem elektromagnetischen Solenoid, so dass dadurch der Kraftstoff von einer Mehrzahl von Einspritzlöchern, die der Abgasleitung gegenüberliegen, eingespritzt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 121 führt den Kraftstoff, der durch die Einspritzlöcher geleitet und zerstäubt wird, dem Reformierungskatalysator 123 zu.
Das Gehäuse 124 ist aus einer dünnen Metallplatte in der Form eines Behälters ausgebildet. Das Gehäuse 124 nimmt das Temperaturerhöhungsteil 122 und den Reformierungskatalysator 123 auf. Das Gehäuse 124 ist an das Abgasrohr 113 gekoppelt und bildet einen Abschnitt der Abgasleitung aus.
Das Temperaturerhöhungsteil 122 ist ein Heizkörper zum Erzeugen von Wärme, wenn ihm elektrische Leistung zugeführt wird. Das Temperaturerhöhungsteil 122 ist integral mit dem Reformierungskatalysator 123 angeordnet. Die durch das Temperaturerhöhungsteil 122 erzeugte Wärmemenge wird auf den Reformierungskatalysator 123 übertragen, so dass dadurch die Temperatur des Reformierungskatalysators 123 erhöht wird. Das Temperaturerhöhungsteil 122 hebt indirekt die Temperatur des durch das Kraftstoffeinspritzventil 121 eingespritzten Kraftstoffs an, wodurch der Kraftstoff in einen Zustand versetzt wird, in dem er ohne weiteres aktiviert werden kann.
Der Reformierungskatalysator 123 ist z. B. ein Monolithkatalysator, der durch Beschichten von Cordierit, das z. B. bienenwabenförmig ausgebildet wird, mit Zeolith oder Aluminiumoxid (Al₂O₃, das nachstehend als Aluminiumoxid bezeichnet wird) angefertigt wird.
Kohlenwasserstoff, der ein Hauptbestandteil des Kraftstoffs ist, wird durch eine katalytische Wirkung des Reformierungskatalysators 123 teilweise oxidiert. Somit wird dem Reformierungskatalysator 123 der reformierte Kraftstoff, in dem ein Teiloxid (z. B. Aldehyd), das zu einer Aldehydgruppe (CHO) oxidiert wird, oder ein Kohlenmonoxid (CO) und ein Wasserstoff (H₂) als ein Reduktionsmittel fungieren, von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 zugeführt.
Die NOx-Reinigungsvorrichtung 130 besteht aus einem NOx-Katalysator 131, einem Gehäuse 135, in dem der NOx-Katalysator 131 aufgenommen ist und das aus Metall gefertigt ist, und dergleichen. Der NOx-Katalysator 131 ist ein Monolithkatalysator, der einen Träger 132 und ein katalytisches Metall 133 aufweist, und der bienenwabenförmig ausgebildet ist. Der Träger 132 besteht z. B. aus Aluminiumoxid oder dergleichen. Der Träger 132 wird zu einem Basismaterial zum Tragen des katalytischen Metalls 133. Das katalytische Metall 133 ist z. B. Silber (Ag). Das katalytische Metall 133 ist auf der Oberfläche des Trägers 132 positioniert und beschleunigt die Reduktionsreaktion von NOx.
Diesbezüglich kann für den Träger 132 nicht nur das vorstehend beschriebene Aluminiumoxid, sondern auch eine Substanz oder eine Mehrzahl von Substanzen von Zeolith, Kieselerde, Titan, Cer und Zirkon verwendet werden. Als das katalytische Metall 133 kann nicht nur das vorstehend beschriebene Silber verwendet werden, sondern auch Kupfer (Cu), Platin (Pt), Palladium (Pd), Nickel (Ni), Iridium (Ir) und Radium (Ra). Zudem können für das katalytische Metall 133 Kobalt (Co), Osmium (Os), Ruthenium (Ru), Eisen (Fe), Rhenium (Re), Technetium (Tc), Mangan (Mn), und Titan (Ti) verwendet werden. Darüber hinaus können durch den Träger 132 die vorstehend beschriebenen Metalle im Oxidzustand getragen werden. Zudem kann eine Mehrzahl von vorstehend beschriebenen Metallen durch den Träger 132 in dem Zustand einer einfachen Substanz oder eines Oxids getragen werden.
In dem Fall, wo eine Katalysatortemperatur niedrig ist (weniger als näherungsweise 200°C), adsorbiert der NOx-Katalysator 131 NOx in dem Abgas, das in die NOx-Reinigungsvorrichtung 130 strömt. Der NOx-Katalysator 131 adsorbiert die NOx in einer Mehrzahl von Adsorptionszuständen. Der NOx-Katalysator 131 verändert die Adsorptionszustände hintereinander entsprechend der Gesamtmenge der NOx, die durch den Träger 132 und das katalytische Metall 133 adsorbiert werden.
Bei eingehender Erläuterung der Adsorptionszustände, die in 27 gezeigt sind, wird in dem Fall, wo die NOx-Menge gering ist, die durch den NOx-Katalysator 131 adsorbiert wird, zunächst das neu in den NOx-Katalysator 131 strömende NOx hauptsächlich nur durch das katalytische Metall 131, von dem katalytischen Metall 131 und dem Träger 132, adsorbiert. Wenn dann die NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, zunimmt, wie in 28 gezeigt ist, beginnt das NOx, dass weiterhin neu in den NOx-Katalysator 131 strömt, hauptsächlich durch den Träger 132, von dem katalytischen Metall 131 und dem Träger 132, adsorbiert zu werden. Wenn die NOx-Adsorptionsmenge aus diesem Zustand heraus weiter ansteigt, wie in 29 gezeigt ist, wird das NOx, das immer noch neu in den NOx-Katalysator 131 einströmt, durch sowohl das katalytische Metall 131 als auch den Träger 132 adsorbiert.
In dem Fall, wo die Katalysatortemperatur höher wird (näherungsweise 200°C oder mehr) desorbiert der NOx-Katalysator 131 das adsorbierte NOx. Das desorbierte NOx reagiert mit dem reformierten Kraftstoff, der von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 121 zugeführt wird, durch die katalytische Wirkung des NOx-Katalysators 131. Der reformierte Kraftstoff fungiert als ein Reduktionsmittel, wodurch das NOx zu Stickstoff reduziert wird. Auch wenn das Abgas nicht nur NOx, sondern auch Sauerstoff (O₂) enthält, reagiert der reformierte Kraftstoff auch in Gegenwart von Sauerstoff selektiv mit dem NOx.
Die NOx-Desorptionsmenge, die von dem NOx-Katalysator 131 desorbiert wird, wie durch die die Desorptionskennliniendaten in 30 gezeigt wird, nimmt mit dem Ansteigen der Katalysatortemperatur zu. Darüber hinaus ist die die NOx-Desorptionskennlinie zwischen dem Träger 132 und dem katalytischen Metall 131 unterschiedlich. Mit einer NOx-Desorption von dem katalytischen Metall 133 wird bei einer geringeren Katalysatortemperatur begonnen als mit einer NOx-Desorption von dem Träger 132. Zudem ist eine NOx-Desorptionsgeschwindigkeit von dem katalytischen Metall 131 höher als eine NOx-Desorptionsgeschwindigkeit von dem Träger 132.
Die ECU 150 ist eine Steuereinheit, die eine Steuerung in Bezug auf die Verbrennungsmaschine ICE umfassend ausführt. Die ECU 150 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer, der einen Prozessor 151, einen RAM 152, ein Speichermedium 153 und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 154 eines Messsignals und eines Steuersignal beinhaltet. Die ECU 150 ist mit einer Mehrzahl von im Fahrzeug befindlichen Sensoren 140 gekoppelt. Die im Fahrzeug befindlichen Sensoren 140 beinhalten Sensoren, die Betriebsinformationen über einen Fahrer erfassen, die in ein Fahrpedal oder ein Lenkrad eingegeben werden, und Sensoren, die Antriebsinformationen in Bezug auf die Verbrennungsmaschine ICE, wie z. B. eine Drehzahl und eine Einlasstemperatur, erfassen. Darüber hinaus weist die ECU 150 nicht nur das Kraftstoffeinspritzventil 121, das Temperaturerhöhungsteil 122 und die Kraftstoffpumpe 172 auf, sondern weist auch Abgassensoren 141, 142, einen Abgastemperatursensor 143, einen Katalysatortemperatursensor 144, einen NOx-Sensor 145 und einen Luftströmungsmesser 146, die an dieselbe gekoppelt sind, als Konfigurationen für eine Nachbehandlung auf.
Jeder von den Abgassensoren 141, 142 ist aufgebaut aus einer Kombination von einem O₂-Sensor, der ein Signal in Reaktion auf eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ausgibt, und einem NOx-Sensor, der ein Signal in Reaktion auf eine NOx-Konzentration in dem Abgas ausgibt. Der Abgassensor 141 ist auf der stromaufwärtigen Seite des Reformierungskatalysators 23 angeordnet und erfasst die Sauerstoffkonzentration und die NOx-Konzentration in dem Abgas, das in den Reformierungskatalysator 123 strömt. Der Abgassensor 142 ist auf der stromabwärtigen Seite des Reformierungskatalysators 123 angeordnet und erfasst die Sauerstoffkonzentration und die NOx-Konzentration in dem Abgas, das in den NOx-Katalysator 131 strömt.
Jeder von dem Abgastemperatursensor 143 und dem Katalysatortemperatursensor 144 ist ein Thermoelement oder ein Thermistor. Der Abgastemperatursensor 143 ist auf der stromaufwärtigen Seite des NOx-Katalysators 131 angeordnet und gibt ein Messsignal in Reaktion auf die Temperatur des Abgases aus, das in den NOx-Katalysator 131 strömt. Der Katalysatortemperatursensor 144 ist an dem Gehäuse 135 befestigt und gibt ein Messsignal in Reaktion auf die Katalysatortemperatur des NO-Katalysators 131 aus. Der NOx-Sensor 145 ist auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Katalysators 131 angeordnet und gibt ein Messsignal in Reaktion auf die NOx-Konzentration des Abgases aus, das durch den NOx-Katalysator 131 geleitet wird.
Der Luftströmungsmesser 146 ist in dem Ansaugrohr 112 angeordnet. Der Luftströmungsmesser 146 ist ein Sensor mit einem Heizdraht aus Platin und gibt ein Messsignal in Reaktion auf eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft aus, die in der Saugleitung strömt. Eine Strömungsrate einer Ansaugluft, die der Verbrennungsmaschine ICE zugeführt wird, wird durch die ECU 150 auf Basis des Messsignals des Luftströmungsmessers 146 erhalten.
Die ECU 150 führt ein Abgasemissionssteuerungs-Verarbeitungsprogramm durch den Prozessor 151 aus, wobei ein Adsorptionsmengen-Schätzteil 161, ein Desorptionsmengen-Schätzteil 162 und ein Reduktionssteuerungsteil 163, die in 31 gezeigt sind, als Funktionsblöcke in Bezug auf eine NOx-Nachbehandlung angelegt sind. Nachstehend wird jeder der Funktionsblöcke, die in der ECU 150 angelegt sind, auf Basis von 31 und 26 ausführlich beschrieben.
Das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 schätzt eine NOx-Adsorptionsmenge, die durch den NOx-Katalysator 131 durch eine Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung (siehe 35), auf die in der Beschreibung später eingegangen wird, durch ein Verfahren entsprechend einem jeden Adsorptionszustand des NOx-Katalysators 131 adsorbiert wird. Wie vorstehend beschrieben, schaltet der NOx-Katalysator 131 den Adsorptionszustand gemäß der Gesamtmenge des adsorbiert NOx, in anderen Worten, entsprechend der NOx-Adsorptionsmenge, die durch jeweils das katalytische Metall 133 und den Träger 132 adsorbiert wird. Somit berechnet das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Adsorptionsmenge, das jeweils durch das katalytische Metall 133 und den Träger 132 des NOx-Katalysators 131 adsorbiert wird, individuell und schaltet einen Adsorptionszustand, von dem entsprechend der berechneten NOx-Adsorptionsmenge auszugehen ist.
Insbesondere weist das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 einen ersten Schwellwert a1 und einen zweiten Schwellwert a2 auf, die im Voraus darin eingestellt wurden. Der erste Schwellwert a1 ist ein Schwellwert zum Anzeigen eines kritischen Punkts, in dem ein Material zum Absorbieren von NOx, das neu in den NOx-Katalysator 131 strömt, von dem katalytischen Metall 133 auf den Träger 132 geschaltet wird. Der zweite Schwellwert a2 ist ein Schwellwert zum Anzeigen eines kritischen Punkts, in dem ein Material zum Absorbieren von NOx, das ebenfalls neu in den NOx-Katalysator 131 strömt, von dem Träger 132 auf sowohl das katalytische Metall 131 als auch den Träger 132 geschaltet wird.
Zunächst wird in dem Fall, wo die NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, geringer ist als der erste Schwellwert a1, unter der Annahme eines Adsorptionszustands, in dem das gesamte NOx, das neu in den NOx-Katalysator 131 strömt, tatsächlich durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Adsorptionsmenge geschätzt, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird (siehe 27). In diesem Fall ist die NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, tatsächlich gleich der gesamten NOx-Adsorptionsmenge in dem NOx-Katalysator 131.
In dem Fall, wo die NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, nicht geringer ist als der erste Schwellwert a1, wird unter der Annahme eines Adsorptionszustands, in dem das gesamte NOx, das neu in den NOx-Katalysator 131 strömt, durch den Träger 132 adsorbiert wird, durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Adsorptionsmenge geschätzt, die durch den Träger 132 adsorbiert wird (siehe 28). Das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 geht kontinuierlich von dem Adsorptionszustand aus, in dem das NOx durch den Träger 132 adsorbiert wird, bis die NOx-Adsorptionsmenge, die durch den Träger 132 adsorbiert wird, nicht weniger wird als der zweite Schwellwert a2.
Dann wird in dem Fall, wo die NOx-Adsorptionsmenge, die durch den Träger 132 adsorbiert wird, nicht geringer ist als der zweite Schwellwert a2, unter der Annahme eines Adsorptionszustands, in dem das NOx, das neu in den NOx-Katalysator 131 einströmt, durch sowohl das katalytische Metall 133 als auch den Träger 132 adsorbiert wird, durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Adsorptionsmenge geschätzt, die durch sowohl das katalytische Metall 133 als auch den Träger 132 adsorbiert wird (siehe 29). In diesem Fall wird ein Verhältnis, in dem das NOx durch jeweils das katalytische Metall 133 und den Träger 132 adsorbiert wird, (das nachstehend als ein Adsorptionsverhältnis bezeichnet wird), durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 entsprechend dem Adsorptionszustand des NOx-Katalysators 131 gesteuert. Erfassungsparameter, die zum Bestimmen des Adsorptionsverhältnisses herangezogen werden, beinhalten die Katalysatortemperatur des NOx-Katalysators 131, die Strömungsrate des Abgases, das in den NOx-Katalysator 131 strömt (das nachstehend als ein Katalysatoreinströmgas bezeichnet wird), die Sauerstoffkonzentration, die NOx-Konzentration und die NOx-Adsorptionsmenge, die bereits durch das katalytische Metall 133 und den Träger 132 adsorbiert wurde.
Das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 für eine Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung (siehe 34) aus, auf die in der Beschreibung später eingegangen wird, wobei eine NOx-Desorptionsmenge geschätzt wird, die von dem NOx-Katalysator 131 desorbiert wird. Eine Schätzung der Desorptionsmenge durch das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 wird auf der Basis der durch jeweils das katalytische Metall 131 den Träger 132 adsorbierten NOx-Adsorptionsmenge ausgeführt, die durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 geschätzt wird. Genauer gesagt ist die NOx-Desorptionskennlinie von dem NOx-Katalysator 131, wie vorstehend beschrieben, zwischen dem katalytischen Metall 133 und dem Träger 132 unterschiedlich. Die NOx-Desorptionsgeschwindigkeit von jeweils dem katalytischen Metall 133 und dem Träger 132 kann auf der Basis der nachstehenden mathematischen Ausdrücke 1, 2 berechnet werden. [Mathematischer Ausdruck 1]
[Mathematischer Ausdruck 2]
In den vorstehend beschriebenen mathematischen Ausdrücken ist α ein geeigneter Parameter und [NOx] ist die NOx-Adsorptionsmenge, und E ist eine Aktivierungsenergie, und R ist eine Gaskonstante, und T ist eine Katalysatortemperatur. Ein individuell geschätzter Wert, der durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 geschätzt wird, wird für [NOx] verwendet, und ein durch den Katalysatortemperatursensor 144 gemessener Wert wird für T verwendet. Dann wird die NOx-Desorptionsmenge von dem NOx-Katalysator 131 durch den nachstehenden mathematischen Ausdruck 3 berechnet.
[Mathematischer Ausdruck 3]

NOx-Desorptionsmenge = ∫ν_Ag + ν_Al203dt

Das Reduktionssteuerungsteil 163 führt eine Reduktionssteuerungsverarbeitung (siehe 33) aus, auf die in der Beschreibung später eingegangen wird, wobei die Zuführmenge des reformierten Kraftstoffs, der dem NOx-Katalysator 133 von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 zugeführt wird, durch die Verwendung der NOx-Desorptionsmenge eingestellt wird, die durch das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 geschätzt wird. Aus diesem Grund erhält das Reduktionssteuerungsteil 163 die Katalysatortemperatur und die Informationen des Katalysatoreinströmgases. Die Informationen über das Katalysatoreinströmgas beinhalten z. B. eine Gasströmungsrate, eine Sauerstoffkonzentration und eine NOx-Konzentration. Diesbezüglich wird von Gasströmungsrate der Wert der Einströmrate basierend auf der Messung des Luftströmungsmessers 146 abgeleitet.
Das Reduktionssteuerungsteil 163 stellt die Zuführmenge des reformierten Kraftstoffs auf der Basis eines Zuführmengen-Einstellungskennfelds (siehe 32) ein, das in einem Speichermedium 153 gespeichert ist. Das Zuführmengen-Einstellungskennfeld ist ein Steuerkennfeld zur Veranschaulichung einer Korrelation zwischen der NOx-Konzentration in dem Abgas und einer Reduktionsmittelmenge, die zum Reduzieren des in dem Abgas enthaltenen NOx notwendig ist. Eine Mehrzahl von Zuführmengen-Einstellungskennfeldern wird für jeweils die Katalysatortemperatur, die Gasströmungsrate und die Sauerstoffkonzentration erstellt und in dem Speichermedium 153 gespeichert.
Wenn das Reduktionssteuerungsteil 163 die Zuführmenge des Reduktionsmittels einstellt, wählt das Reduktionssteuerungsteil 163 das Zuführmengen-Einstellungskennfeld entsprechend der neuesten Katalysatortemperatur, der neuesten Gasströmungsrate und der neuesten Sauerstoffkonzentration aus. Darüber hinaus schätzt das Reduktionssteuerungsteil 163 die NOx-Konzentration in der NOx-Reinigungsvorrichtung 130 durch die Verwendung der geschätzten NOx-Desorptionsmenge und der Gasströmungsrate und der NOx-Konzentration des Katalysatoreinströmgases. Dann bestimmt das Reduktionssteuerungsteil 163 eine Reduktionsmittelmenge entsprechend der geschätzten NOx-Konzentration auf der Basis des ausgewählten Zuführmengen-Einstellungskennfelds.
Das Reduktionssteuerungsteil 163 steuert die Zuführung des reformierten Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 derart, dass die bestimmte Reduktionsmittelmenge dem NOx-Katalysator 131 zugeführt wird. Das Reduktionssteuerungsteil 163 erhöht oder verringert eine Kraftstoffmenge, die der Abgasleitung zugeführt wird, durch das Steuersignal, das an das Kraftstoffeinspritzventil 121 und die Kraftstoffpumpe 172 ausgegeben wird. Zudem erhöht das Reduktionssteuerungsteil 163 die Temperatur des Reformierungskatalysators 123 durch das Steuersignal, das an das Temperaturerhöhungsteil 122 ausgegeben wird. Ein Aktivitätswert des reformierten Kraftstoffs, der durch den Reformierungskatalysator 123 geleitet wird, wird durch diese Steuerung des Temperaturerhöhungsteils 122 gesteuert.
Darüber hinaus wird in dem Fall, wo ein anomaler Wert der NOx-Konzentration durch den NOx-Sensor 145, der auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Katalysators 131 angeordnet ist, erfasst wird, durch das Reduktionssteuerungsteil 163 eine dringend erzwingbare Desorptionssteuerung gestartet. Der anomale Wert ist ein Wert der NOx-Konzentration, der im Voraus eingestellt wurde, und ein Wert, z. B. in dem Fall, in dem ein Szenario angenommen wird, in dem eine große NOx-Menge durch einen anomalen Betrieb der Verbrennungsmaschine ICE emittiert wird. Wie vorstehend beschrieben, wird wahrscheinlich in dem Fall, wo die große NOx-Menge emittiert wird, ein großer Fehler in einem kumulativen Wert der NOx-Adsorptionsmenge verursacht, die durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 berechnet wird. Somit erhöht das Reduktionssteuerungsteil 163 die Zuführmenge des Reduktionsmittels, das durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 zugeführt wird, so dass nicht nur das NOx in dem Abgas reduziert wird, sondern auch tatsächlich das gesamte NOx desorbiert wird, dass durch den NOx-Katalysator 131 adsorbiert wird. Wie vorstehend beschrieben, kann das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die Schätzung der NOx-Adsorptionsmenge einmal zurücksetzen.
Anschließend wird jede Verarbeitung, die durch jeweils das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161, das Desorptionsmengen-Schatzteil 162 und das Reduktionssteuerungsteil 163 ausgeführt wird, aufgestellt und auf der Basis von Flussdiagrammen beschrieben, die in 33 bis 35 und 37 unter Bezugnahme auf 26 und 31 gezeigt sind. Zunächst wird auf der Basis des Flussdiagramms in 33 die Reduktionssteuerungsverarbeitung ausführlich beschrieben. Wenn der Betrieb der Verbrennungsmaschine ICE gestartet wird, wird die Reduktionssteuerungsverarbeitung durch das Reduktionssteuerungsteil 163 gestartet und dann immer wieder ausgeführt, bis die Verbrennungsmaschine ICE gestoppt wird.
In S101 werden die Katalysatortemperatur und die Katalysatoreinströmgasinformationen erhalten, und dann wird das Verfahren bei S102 fortgesetzt. In S102 wird der geschätzte Wert der NOx-Desorptionsmenge, die durch die Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung (siehe 34) geschätzt wird, auf die in der Beschreibung später eingegangen wird, von dem Desorptionsmengen-Schätzteil 162 erhalten, und dann wird das Verfahren bei S103 fortgesetzt. In S103 wird die notwendige Zuführmenge des Reduktionsmittels durch die Verwendung des Zuführmengen-Einstellungskennfelds (siehe 32) bestimmt. Dann wird bewirkt, dass das Kraftstoffeinspritzventil 121 eine Kraftstoffeinspritzung auszuführt, durch die das Reduktionsmittel mit der bestimmten Zuführmenge dem NOx-Katalysator 131 zugeführt wird, und dann wird das Verfahren bei S101 fortgesetzt.
Anschließend wird die Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung zum Berechnen eines geschätzten Werts, der in S102 von der Reduktionssteuerungsverarbeitung erhalten wird, auf der Basis des Flussdiagramms, das in 34 gezeigt ist, ausführlich beschrieben. Wenn der Betrieb der Verbrennungsmaschine ICE gestartet wird, wird die Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung durch das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 gestartet und immer wieder ausgeführt, bis die Verbrennungsmaschine ICE gestoppt wird.
In S111 werden, genauso wie in S101, die Katalysatortemperatur und die Katalysatoreinströmgas-Informationen erhalten, und dann wird das Verfahren bei S112 fortgesetzt. In S112 werden der NOx-Adsorptionszustand und der geschätzte Wert der NOx-Adsorptionsmenge, die durch die Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung geschätzt werden (siehe 35), auf die in der Beschreibung später eingegangen wird, von dem Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 erhalten, und dann wird das Verfahren bei S113 fortgesetzt. In S113 wird die NOx-Desorptionsmenge, die von dem NOx-Katalysator 131 desorbiert wird, auf der Basis der mathematischen Ausdrücke 1 bis 3 geschätzt, die vorstehend beschrieben sind, und das Verfahren kehrt zurück zu S111. Der geschätzte Wert der Desorptionsmenge in S113 wird durch das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 in S102 erhalten.
Anschließend wird die Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung zum Berechnen eines geschätzten Werts, der in S112 der Desorptionsmengenverarbeitung erhalten wird, auf der Basis des Flussdiagramms, das in 35 gezeigt ist, ausführlich beschrieben. Wenn der Betrieb der Verbrennungsmaschine ICE gestartet wird, wird die Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 gestartet und immer wieder ausgeführt, bis die Verbrennungsmaschine ICE gestoppt wird.
In S121 werden, genauso wie in S101, die Katalysatortemperatur und die Katalysatoreinströmgas-Informationen erhalten, und dann wird das Verfahren bei S122 fortgesetzt. In S122 wird die gesamte NOx-Adsorptionsmenge, die durch die Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung bis zum letzten Mal geschätzt wird, erhalten, dann wird das Verfahren bei S123 fortgesetzt.
In S123 wird die neu adsorbierte NOx-Adsorptionsmenge berechnet, und das Verfahren wird bei S124 fortgesetzt. In S123 wird ein Adsorptionsraten-Berechnungskennfeld, das in 36 gezeigt ist, verwendet. In dem Adsorptionsraten-Berechnungskennfeld ist eine Korrelation zwischen der NOx-Gesamtmenge, die durch den NOx-Katalysator 131 adsorbiert wird, und einer NOx-Adsorptionsrate des NOx-Katalysators 131 zu diesem Zeitpunkt gezeigt. Eine Mehrzahl von Adsorptionsraten-Berechnungskennfeldern wird im Voraus für jeweils die Gasströmungsrate des Katalysatoreinströmgases, die NOx-Konzentration und die Sauerstoffkonzentration erstellt und in dem Speichermedium 153 gespeichert. In S123 wird das Adsorptionsraten-Berechnungskennfeld entsprechend dem gegenwärtigen Zustand des NOx-Katalysators 131 auf der Basis der Katalysatoreinströmgas-Informationen ausgewählt, die in S121 erhalten werden. Dann wird anhand der gesamten NOx-Adsorptionsmenge, die in S122 erhalten wurde, auf der Basis des ausgewählten Adsorptionsraten-Berechnungskennfeld eine NOx-Adsorptionsrate bestimmt. Zudem wird die NOx-Adsorptionsmenge, die durch den NOx-Katalysator 131 erneut adsorbiert werden soll, diesmal auf der Basis der Strömungsrate und der NOx-Konzentration des Abgases berechnet, die in S121 erhalten werden.
In S124 und S125 wird die Adsorptionsrate des NOx-Katalysators 131 bestimmt. Insbesondere wird in S124 bestimmt, ob die NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, geringer als der erste Schwellwert a1 ist oder nicht. In dem Fall, wo in S124 bestimmt wird, dass die NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, nicht kleiner ist als der erste Schwellwert a1, wird das Verfahren bei S125 fortgesetzt. Demgegenüber wird in dem Fall, wo in S124 bestimmt wird, dass die NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, geringer als der erste Schwellwert ist, das Verfahren bei S126 fortgesetzt. In S126 wird die NOx-Adsorptionsmenge, die als durch das katalytische Metall 133 adsorbiert eingeschätzt wird, durch die NOx-Adsorptionsmenge erhöht, die in S123 berechnet wird, und dann kehrt das Verfahren zurück zu S121.
In S125 wird bestimmt, ob ein Wert, der durch Addieren der NOx-Adsorptionsmenge, die durch den Träger 133 adsorbiert wird, zu der NOx-Adsorptionsmenge, die durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, erhalten wird, kleiner als der zweite Schwellwert a2 ist oder nicht. In dem Fall, wo die NOx-Adsorptionsmenge, die durch den Träger 132 adsorbiert wird, ein Wert ist, der geringer ist als der zweite Schwellwert a2 in S125, wird das Verfahren bei S127 fortgesetzt. In S127 wird die NOx-Adsorptionsmenge, die als durch den Träger 132 adsorbiert eingeschätzt wird, durch die NOx-Adsorptionsmenge, die in S123 berechnet wird, erhöht, und dann kehrt das Verfahren zurück zu S121.
Demgegenüber wird in S125, in dem Fall, wo die NOx-Adsorptionsmenge, die durch den Träger 132 adsorbiert wird, ein Wert ist, der nicht geringer ist als der zweite Schwellwert a2, das Verfahren bei S128 fortgesetzt. In S128 wird die NOx-Adsorptionsmenge, die in S122 berechnet wird, dem katalytische Metall 133 und dem Träger 132 auf der Basis des Adsorptionsverhältnisses zugewiesen, das entsprechend des Adsorptionszustands des NOx-Katalysators 131 eingestellt wird, und die NOx-Adsorptionsmenge, die als durch jeweils das katalytische Metall 133 und den Träger 132 adsorbiert eingeschätzt wird, wird erhöht. Gemäß den Verarbeitungsverfahren in S126 bis S127 wird die NOx-Adsorptionsmenge, die durch jeweils das katalytische Metall 133 und den Träger 133 adsorbiert wird, individuell als ein kumulativer Wert gezählt.
Diesbezüglich wird der zweite Schwellwert a2, der in S125 verwendet wird, als ein Schwellwert eingestellt, der mit der gesamten NOx-Adsorptionsmenge des Katalysators 131 verglichen werden soll. Unter der Annahme, dass eine NOx-Menge, die dem ersten Schwellwert a entspricht, durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, kann der zweite Schwellwert a2 als ein Schwellwert eingestellt werden, der mit der NOx-Adsorptionsmenge verglichen werden soll, die durch den Träger 132 adsorbiert wird.
Anschließend wird auf der Basis eines Flussdiagramms, das in 37 gezeigt ist, eine erzwingbare Desorptionsverarbeitung ausführlich beschrieben. Diese erzwingbare Desorptionsverarbeitung wird durch das Reduktionssteuerungsteil 163 parallel zu der Reduktionssteuerungsverarbeitung (siehe 34) ausgeführt, während die Verbrennungsmaschine ICE angetrieben wird.
In S141 wird die NOx-Konzentration in dem Abgas, das durch den NOx-Katalysator 131 geleitet wird, von dem NOx-Sensor 145 erhalten, und dann wird das Verfahren bei S142 fortgesetzt. In S142 wird bestimmt, ob die in S141 erhaltene NOx-Konzentration einen anomalen Wert übersteigt. In dem Fall, wo in S142 bestimmt wird, dass die NOx-Konzentration, die in S141 erhalten wird, nicht größer als der anomale Wert ist, überspringt das Verfahren S143 bis S146 und kehrt zu S141 zurück. Demgegenüber wird das Verfahren bei S143 in dem Fall fortgesetzt, wenn bestimmt wird, dass in S142 die in S141 erhaltene NOx-Konzentration größer als der anomale Wert ist.
In S143 wird bewirkt, dass das Kraftstoffeinspritzventil 121 eine Kraftstoffeinspritzung für eine erzwingbare Desorption startet, dann wird das Verfahren bei S144 fortgesetzt. Der reformierte Kraftstoff, der in S143 zugeführt wird, reduziert eine große NOx-Menge, die von der Verbrennungsmaschine ICE emittiert wird, und desorbiert tatsächlich das gesamte NOx aus den NOx-Katalysator 131. In S144 wird, genauso wie in S141, die NOx-Konzentration in dem aus dem NOx-Katalysator 131 emittierten Abgas von dem NOx-Sensor 145 erhalten, und das wird das Verfahren bei S145 fortgesetzt.
In S145 wird bestimmt, ob die in S144 erhaltene NOx-Konzentration wieder einen normalen Wert erreicht hat. Der normale Wert ist ein Wert zum Anzeigen einer NOx-Konzentration, die den anomalen Wert deutlich unterschreitet. In dem Fall, wo in S145 bestimmt wird, dass die in S144 erhaltene NOx-Konzentration, immer noch nicht geringer ist als der normale Wert, werden S144 und S145 solange immer wieder ausgeführt, bis die NOx-Konzentration den normalen Wert unterschritten hat. Dann wird in dem Fall, wo die NOx-Konzentration den normalen Wert unterschritten hat, das Verfahren bei S146 fortgesetzt, wo die Kraftstoffeinspritzung für die in S143 begonnene, erzwingbare Desorption beendet wird, und dann kehrt das Verfahren zu einer normalen Nachbehandlungssteuerung zurück. Dabei werden sowohl die gesamte NOx-Adsorptionsmenge, die in S122 erhalten wird, als auch die kumulativen Adsorptionsmengen des katalytischen Metalls 133 und des Trägers 132, die in S126 bis S128 gezählt werden, auf null zurückgesetzt.
In der bislang beschriebenen 20. Ausführungsform kann das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Adsorptionsmenge für jeden Adsorptionszustand des NOx-Katalysators 131 schätzen, selbst wenn der NOx-Katalysator 131 eine Mehrzahl von Adsorptionszuständen aufweist. Die NOx-Desorptionsmenge, die durch das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 geschätzt wird, erreicht einen Wert, der den tatsächlichen Adsorptionszustand des NOx-Katalysators 131 widerspiegelt. Somit kann das Abgasemissions-Steuerungssystem 100 die NOx-Desorptionsmenge mit hoher Genauigkeit schätzen.
Darüber hinaus kann das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 gemäß der 20. Ausführungsform einen anzunehmenden Adsorptionszustand umstellen und kann die NOx-Adsorptionsmenge, die jeweils durch das katalytische Metall 133 und den Träger 132 adsorbiert wird, gemäß der Beschaffenheit des NOx-Katalysators 131 zählen bzw. mengenmäßig erfassen, in welchem, wenn die gesamte NOx-Adsorptionsmenge ansteigt, der Adsorptionszustand verändert wird. Auf diese Art und Weise gibt das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 ein tatsächliches Adsorptionsphänomen, das in dem NOx-Katalysator 131 hervorgerufen worden ist, in Bezug auf die Schätzung der NOx-Adsorptionsmenge wirklichkeitsgetreu wider, so dass das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 eine korrektere NOx-Adsorptionsmenge erhalten kann.
Ferner stellt das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 gemäß der 20. Ausführungsform das ein in den NOx-Katalysator 131 neu einströmendes NOx adsorbierende Material vom katalytischen Metall 133 auf den Träger 132 in dem Fall um, wo die gesamte NOx-Adsorptionsmenge den ersten Schwellwert a1 überschritten hat. Weiterhin stellt das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 das ein in den NOx-Katalysator 131 neu einströmendes NOx adsorbierende Material sowohl auf den katalytischen Metall 133 als auch den Träger 132 in dem Fall um, wo die gesamte NOx-Adsorptionsmenge den zweiten Schwellwert a2 überschritten hat. Wie vorstehend beschrieben, verwendet das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 ein Schätzverfahren für eine wirklichkeitsgetreue Wiedergabe eines tatsächlichen Adsorptionszustands, der in dem NOx-Katalysator hervorgerufen worden ist, so dass das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Adsorptionsmenge von jeweils dem katalytischen Metall 133 und dem Träger 132 mit größerer Genauigkeit schätzen kann.
Weiterhin noch verändert das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 gemäß der 20. Ausführungsform die Adsorptionsverhältnisse des katalytischen Metalls 133 und des Trägers 132 gemäß der Temperaturbedingungen und dergleichen des NOx-Katalysators 131. Somit kann das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Adsorptionsmenge von jeweils dem katalytischen Metall 133 und dem Träger 132 sogar in dem Adsorptionszustand schätzen, in dem das NOx durch sowohl das katalytische Metall 133 als auch den Träger 132 adsorbiert wird.
Außerdem wird in der 20. Ausführungsform die Zuführmenge des reformierten Kraftstoffs, die dem NOx-Katalysator 131 zugeführt wird, durch die Verwendung der mit hoher Genauigkeit geschätzten NOx-Desorptionsmenge eingestellt. Somit wird dem NOx-Katalysator 131 eine Menge eines reformierten Kraftstoffs zugeführt, die zum Reduzieren des NOx in dem in das Gehäuse 135 strömenden Abgas geeignet ist. Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann ein Problem dahingehend, dass eine große NOx-Menge aufgrund des Mangels an Reduktionsmittel durch den NOx-Katalysator 131 gelangt, sowie dahingehend, dass ein Kraftstoffverbrauch aufgrund einer übermäßigen Reduktionsmittelzufuhr verschlechtert wird, verhindert werden.
Ferner kann in der 20. Ausführungsform sogar in dem Fall, wo eine große NOx-Menge aus der Verbrennungsmaschine ICE aufgrund eines unvorhergesehenen Zwischenfalls emittiert wird, des Reduktionssteuerungsteil 163 die Zuführmenge des Reduktionsmittels erhöhen und somit das durch den NOx-Katalysator 131 gelangende NOx reduzieren. Somit kann das Abgasemission-Steuerungssystem 100 die Verschlechterung des Abgases, die durch den unvorhergesehenen Zwischenfall verursacht worden ist, auf ein Minimum beschränken.
Zudem wird in der 20. Ausführungsform in dem Fall, wo eine große NOx-Menge aus der Verbrennungsmaschine ECE emittiert wird, das gesamte durch den NOx-Katalysator 131 adsorbierte NOx tatsächlich desorbiert, und der Wert der durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 kumulierten NOx-Adsorptionsmenge wird zurückgesetzt. Gemäß der vorstehend beschriebenen Verarbeitung kann verhindert werden, dass die Zuführsteuerung des Reduktionsmittels auf der Basis des geschätzten Werts der NOx-Adsorptionsmenge, der von einem tatsächlichen bzw. Ist-Wert abweicht, kontinuierlich ausgeführt wird. Selbst wenn somit in der Verbrennungsmaschine ICE versehentlich eine Anomalität verursacht wird, kann das Abgasemissions-Steuerungssystem 100 eine NOx-Reinigungsfunktion wieder in einen Normalzustand zurückversetzen.
Diesbezüglich entspricht in der 20. Ausführungsform der erste Schwellwert a1 einem „Schwellwert eines katalytischen Metalls”, und der zweite Schwellwert a2 entspricht einem „Träger-Schwellwert”, und die Verbrennungsmaschine ICE entspricht „einer Maschine”. Zudem entspricht die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 einer „Reduktionsmittel-Zuführvorichtung”, und der NOx-Katalysator 131 entspricht „einem Katalysator”, und der NOx-Sensor 145 entspricht „einem Erfassungsteil”, und die ECU 150 entspricht einer „Reinigungssteuerungsvorrichtung”, und das Speichermedium 153 entspricht einem „Speicherteil”.
(21. Ausführungsform)
In der 21. Ausführungsform unterscheidet sich ein Teil der Verarbeitung, die durch die in 31 gezeigte ECU 150 ausgeführt wird, von der 20. Ausführungsform. Das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 schätzt die NOx-Desorptionsmenge, die von dem NOx-Katalysator 131 (siehe 26) in S113 (siehe 34) desorbiert wird, unter Hinzuziehung eines Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfelds, das im Voraus ohne Verwendung der mathematischen Ausdrücke 1, 2 gemäß der 20. Ausführungsform erstellt worden ist.
Das Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfeld beinhaltet Desorptionskenndaten zur Veranschaulichung einer Korrelation zwischen der Katalysatortemperatur und der NOx-Desorptionsgeschwindigkeit pro NOx-Adsorptionsmengen-Einheit (siehe 30). In einem Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfeld sind eine Korrelationslinie zur Veranschaulichung einer NOx-Desorptionsgeschwindigkeit des katalytischen Metalls 133 (siehe 27) und einer NOx-Desorptionsgeschwindigkeit des Trägers 132 (siehe 27) individuell aufgetragen. Eine Mehrzahl von Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfeldern wird für jeweils die Gasströmungsrate des Katalysatoreinströmgases, die NOx-Konzentration und die Sauerstoffkonzentration im Voraus erstellt. In dem Speichermedium 153 (siehe 26) der ECU 150 sind eine Mehrzahl von Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfeldern gespeichert, die für jeden der Zustände des Katalysatoreinströmgases erstellt worden sind.
In S113 der Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung, die in 34 gezeigt ist, wählt das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 eine Desorptionsgeschwindigkeit entsprechend dem gegenwärtigen Zustand des Katalysatoreinströmgases aus der Mehrzahl von Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfeldern auf der Basis der in S111 erhaltenen Katalysatoreinströmgas-Informationen aus. Anschließend leitet das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 eine NOx-Desorptionsgeschwindigkeit pro NOx-Adsorptionsmengeneinheit für jeweils das katalytische Metall 133 und den Träger 132 (siehe 27) auf der Basis der in S111 erhaltenen Katalysatortemperatur durch die Verwendung des ausgewählten Desorptionsgeschwindigkeit-Kennfelds her. Dann multipliziert das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 die hergeleitete NOx-Desorptionsgeschwindigkeit mit der NOx-Adsorptionsmenge, die in S112 erhalten wurde, so dass dadurch die NOx-Desorptionsmenge berechnet wird, die von jeweils dem katalytischen Metall 133 und dem Träger 132 desorbiert wird.
Anschließend wird die Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung, die durch das Desorptionsmengen-Schätzteil 161 gemäß der 21. Ausführungsform ausgeführt wird, auf Basis eines Flussdiagramms, das in 38 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf 29 und 31 ausführlicher beschrieben. Diesbezüglich entsprechen S221 bis S227 in der Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung gemäß der 21. Ausführungsform tatsächlich S121 bis S127 gemäß der 20. Ausführungsform (siehe 35).
Das Desorptionsmengen-Schätzteil 161 stellt den anzunehmenden Adsorptionszustand des NOx-Katalysators 131 von dem Adsorptionszustand, in dem das NOx nur durch den Träger 132 adsorbiert wird, auf den Adsorptionszustand, in dem das NOx durch sowohl das katalytische Metall 131 als auch den Träger 132 adsorbiert wird, in S228 der Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung um. Dabei stellt das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 einen Start einer Steuerung zum Desorbieren und Reduzieren des NOx von dem NOx-Katalysator 131 ohne Integrieren der NOx-Adsorptionsmenge ein.
Wenn der Start der Steuerung zum Desorbieren und Reduzieren des NOx aus dem NOx-Katalysator 131 eingestellt ist, wird in S113 (siehe 34) der Desorptionsmengen-Schätzverarbeitung die NOx-Desorptionsmenge nicht durch das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 geschätzt. Anschließend stellt das Reduktionssteuerungsteil 163 die Zuführmenge des Reduktionsmittels ein und startet die Kraftstoffeinspritzung in S103 (siehe 33) der Reduktionssteuerungsverarbeitung (siehe 33) derart, dass das gesamte durch den NOx-Katalysator 131 adsorbierte NOx desorbiert und reduziert wird. Die Zuführmenge des Reduktionsmittels wird auf der Basis eines Steuerkennfelds eingestellt, das sich von dem Zuführmengen-Einstellungskennfeld gemäß der 20. Ausführungsform unterscheidet. Durch die vorstehend beschriebene Verarbeitung unterliegt die Verwendung des NOx-Katalysators 131 in dem Adsorptionszustand Einschränkungen, in dem bewirkt wird, dass sowohl das katalytische Metall 133 als auch der Träger 132 NOx adsorbieren.
Zudem wird in der vorstehend beschriebenen 21. Ausführungsform der tatsächliche Adsorptionszustand des NOx-Katalysators 131 in Bezug auf die Schätzung der NOx-Desorptionsmenge widergespiegelt. Somit kann die geschätzte NOx-Desorptionsmenge mit großer Genauigkeit erhalten werden.
Darüber hinaus schätzt das Desorptionsmengen-Schätzteil 162 gemäß der 21. Ausführungsform die NOx-Desorptionsmenge auf der Basis des im Voraus gespeicherten Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfelds. Auf diese Art und Weise kann eine Verarbeitung unter Verwendung des Steuerkennfelds zu einer Lastverringerung der Betriebsverarbeitung des Prozessors 151 (siehe 26) im Vergleich zu der Verarbeitung unter Verwendung komplexer mathematischer Ausdrücke beitragen. Wenn darüber hinaus das Desorptionsgeschwindigkeits-Kennfeld unter Berücksichtigung eines Fehlers erstellt wird, der unter den tatsächlichen Nutzungsbedingungen unweigerlich verursacht wird, kann das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 die NOx-Desorptionsmenge mit höherer Genauigkeit schätzen.
Zudem unterliegt die Verwendung des NOx-Katalysators 131 gemäß der 21. Ausführungsform in dem Adsorptionszustand Einschränkungen, in dem bewirkt wird, dass sowohl das katalytische Metall 131 als auch der Träger 132 NOx adsorbieren. Das NOx, das in dem Adsorptionszustand adsorbiert wird, in dem bewirkt wird, dass sowohl das katalytische Metall 133 als auch der Träger 132 NOx adsorbieren, tendiert dazu, sich aus dem NOx-Katalysator 131 schwer entfernen zu lassen. Wenn somit bewirkt wird, dass sowohl das katalytische Metall 133 als der Träger 132 NOx desorbieren, wird eine große Energiemenge verbraucht. Aus diesem Grund kann durch Starten der Desorptionssteuerung in dem Fall, wo die NOx-Adsorptionsmenge des Trägers 132 den zweiten Schwellwert a2 überschritten hat, eine effiziente NOx-Reinigung realisiert werden.
(22. Ausführungsform)
Eine 22. Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der 21. Ausführungsform. In der 22. Ausführungsform wird eine Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung, die sich von der 21. Ausführungsform unterscheidet, ausgeführt. Nachstehend wird die Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung gemäß der 22. Ausführungsform auf der Basis eines Flussdiagramms, das in 39 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf 3 und 31 beschrieben. Diesbezüglich sind S321 bis S325 von 39 tatsächlich identisch mit S221 bis S224 und S226 gemäß der 21. Ausführungsform (siehe 38).
In S326 stellt das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161 den anzunehmenden Adsorptionszustand des NOx-Katalysators 131 von dem Adsorptionszustand, in dem das NOx nur durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird, auf den Adsorptionszustand um, in dem das NOx nur durch den Träger 132 adsorbiert wird. Dabei stellt das Adsorptionsmengen-Schätzteil 161, wie in S228 gemäß der 21. Ausführungsform (siehe 38), den Start der Steuerung zum Desorbieren und Reduzieren von NOx aus dem NOx-Katalysator 131 ohne Integrieren der NOx-Adsorptionsmenge ein.
Somit startet das Reduktionssteuerungsteil 163 die Steuerung zum Desorbieren und Reduzieren des gesamten NOx, dass durch den NOx-Katalysator 131 adsorbiert wird, durch die Zuführung des Reduktionsmittels durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 in S103 (siehe 33) der Reduktionssteuerungsverarbeitung. Durch die vorstehend beschriebene Verarbeitung unterliegt die Verwendung des NOx-Katalysators 131 in dem Adsorptionszustand Einschränkungen, in dem bewirkt wird, dass nur der Träger 132 NOx adsorbiert.
Zudem wird in der vorstehend beschriebenen 22. Ausführungsform die NOx-Desorptionsmenge unter der Annahme des Adsorptionszustands geschätzt, in dem das NOx nur durch das katalytische Metall 133 adsorbiert wird. Folglich kann die NOx-Desorptionsmenge mit hoher Genauigkeit geschätzt werden.
Darüber hinaus unterliegt die Verwendung des NOx-Katalysators 131 gemäß der 22. Ausführungsform in dem Adsorptionszustand Einschränkungen, in dem bewirkt wird, dass der Träger 132 das NOx adsorbiert, und er wird hauptsächlich in dem Adsorptionszustand verwendet, in dem bewirkt wird, dass nur das katalytische Metall 133 das NOx adsorbiert. Der Energieaufwand, der zum Desorbieren des NOx von dem katalytischen Metall 133 notwendig ist, ist geringer als der Energieaufwand, der zum Desorbieren des NOx von dem Träger 132 notwendig ist, so dass eine effiziente NOx-Reinigung realisiert werden kann.
In der Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung in der vorstehenden Ausführungsform wird die NOx-Adsorptionsmenge von jeweils dem katalytischen Metall 133 und dem Träger 132 mit dem ersten Schwellwert a1 und dem zweiten Schwellwert a2 verglichen, wodurch der anzunehmende Adsorptionszustand umgeschaltet wird. Der erste Schwellwert a1 und der zweite Schwellwert a2 können jedoch als Schwellenwerte eingestellt werden, die mit dem Gesamt-NOx-Adsorptionswert verglichen werden sollen.
In der vorstehend beschriebenen 20. Ausführungsform wird die Veränderung des Adsorptionszustands in dem NOx-Katalysator 131 auf der Basis von in 27 bis 29 gezeigten Bildern beschrieben, in denen das NOx jeweils durch die Oberfläche des katalytischen Metalls 133 und des Trägers 132 adsorbiert wird. 27 bis 29 stellen jedoch eine beispielhafte schematische Zeichnung zur Erleichterung des Verständnisses der Veränderung des Adsorptionszustands dar, und sind keine Veranschaulichung des Phänomens, bei dem ein tatsächlicher NOx-Katalysator das NOx auffängt. Das Phänomen, bei dem der tatsächliche NOx-Katalysator das NOx auffängt, wird in einem Bild verständlich, in dem, wenn die NOx-Adsorptionsmenge zunimmt, das NOx an einer weiter unten liegenden Position des Trägers 132 adsorbiert wird.
Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist in der Mitte des Abgasrohrs 113 angeordnet. Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung kann jedoch so konstruiert sein, dass sie z. B. parallel zu dem Abgasrohr angeordnet ist und ein Ende einer Zuführleitung aufweist, die den reformierten Kraftstoff zuführt und an das Abgasrohr angeschlossen ist. Durch diese Konstruktion kann verhindert werden, dass die Leistungsfähigkeit des Kraftstoffeinspritzventils, des Temperaturerhöhungsteils, des Reformierungskatalysator durch in dem Abgas enthaltene Bestandteile gemindert wird.
Weiterhin ist die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 gemäß der vorstehenden Ausführungsform so konstruiert, dass der reformierte Kraftstoff als das Reduktionsmittel zugeführt wird. Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 120 kann jedoch so konstruiert sein, dass sie z. B. sowohl Ozon als auch den reformierten Kraftstoff zuführt. Weiterhin noch kann „eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung”, die einen aus Harnstoff erzeugten Ammoniak als Reduktionsmittel zuführen kann, in dem Abgasemissions-Steuerungssystem angeordnet sein.
Das Adsorptionsmengen-Schätzteil gemäß der 20. Ausführungsform passt das Adsorptionsverhältnis des durch das katalytische Metall 133 adsorbierten NOx und des durch den Träger 133 adsorbierten NOx gemäß der Katalysatortemperatur an. Das Adsorptionsmengen-Schätzteil kann jedoch die durch jeweils das katalytische Metall 133 und den Träger 132 adsorbierte Adsorptionsmenge in einem im Voraus festgelegten spezifizierten Adsorptionsverhältnis integrieren.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in dem Fall die Steuerung zum Zuführen einer großen Reduktionsmittelmenge als Notlauf gestartet, wo die NOx-Konzentration, die durch den auf der stromabwärtigen Seite des NOx-Katalysators angeordneten NOx-Sensor erfasst wird, den normalen Wert überschritten hat. Auf diese Steuerung für den Notlauf kann jedoch verzichtet werden.
Weiterhin wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine dringende Reduktionsmittelzuführung kontinuierlich ausgeführt, bis das gesamte NOx von dem NOx-Katalysator desorbiert worden ist. Das Abgasemission-Steuerungssystem kann jedoch die dringende Reduktionsmittelzuführung zu einer normalen Abgasemissionssteuerung zurückversetzen, wenn die NOx-Konzentration wieder einen normalen Wert erlangt hat.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die durch den Prozessor 151 und dergleichen von der ECU 150 bereitgestellte Funktion durch eine Hardware und Software, die sich von vorstehend beschriebenen Teilen unterscheiden, oder durch eine Kombination aus der Hardware und der Software bereitgestellt werden. Eine für die Nachbehandlung bestimmte Steuerungsschaltung, die separat von der ECU 150 bereitgestellt ist, zum umfassenden Steuern des Betriebs der Verbrennungsmaschine ICE kann einen Teil der gesamten Reduktionssteuerungsverarbeitung, der Desorptionsmengen-Steuerungsverarbeitung, der Adsorptionsmengen-Schätzverarbeitung und der erzwingungsbaren Desorptionsverarbeitung als „eine Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung” ausführen. Zudem können verschiedene unveränderliche Speichermedien, wie z. B. ein Flash-Speicher und ein Festplattenspeicher, als das Speichermedium 153 zum Speichern von Programmen und verschiedenen Steuerkennfeldern verwendet werden, die durch den Prozessor 151 ausgeführt werden.
(23. Ausführungsform)
Ein Abgasemissions-Steuerungssystem 500 gemäß einer 23. Ausführungsform, die in 40 gezeigt ist, ist zusammen mit der Verbrennungsmaschine ICE in einem Fahrzeug montiert. Die Verbrennungsmaschine ICE ist eine Dieselmaschine mit Selbstzündung und eine Leistungsquelle zum Antreiben des Fahrzeugs. Die Verbrennungsmaschine ICE verbrennt das Leichtöl, so dass dadurch Leistung erzeugt wird.
Die Verbrennungsmaschine ICE ist mit einem Lader 211 und einem Ladeluftkühler 214 versehen. Der Lader 211 weist ein Ansaugrohr 212 und ein daran gekoppeltes Abgasrohr 213 auf. Das Ansaugrohr 212 bildet eine Saugleitung zum Leiten von Luft zu einem Kompressorteil des Laders 211 aus. Das Abgasrohr 213 bildet eine Abgasleitung zum Leiten eines Abgases zu dem Abgasemissions-Steuerungssystem 500 von einem Turbinenteil des Laders 211 aus.
Diesbezüglich sind in der nachstehenden Beschreibung eine stromaufwärtige Seite und eine stromabwärtige Seite auf der Basis einer Strömungsrichtung der Luft und einer Strömungsrichtung des Abgases spezifiziert. In anderen Worten bezeichnet die stromaufwärtige Seite in dem Ansaugrohr 212 eine Seite nahe dem Kompressorteil, wohingegen die stromabwärtige Seite in dem Abgasrohr 212 eine Seite nahe dem Turbinenteil bezeichnet.
Das Abgasemissions-Steuerungssystem 500 ist in einem Abgassystem 290 der Verbrennungsmaschine ICE angeordnet. Das Abgasemissions-Steuerungssystem 500 ist ein Nachbehandlungssystem zum Reinigen von Substanzen, die durch die Verbrennung des Leichtöls in der Verbrennungsmaschine ICE erzeugt werden. Das Abgasemissions-Steuerungssystem 500 zersetzt Stickoxid (NOx), insbesondere von den Substanzen, die in dem Abgas enthalten sind, das aus der Verbrennungsmaschine ICE emittiert wird, in Stickstoff (N₂), wodurch das Abgas gereinigt wird. Das Abgasemissions-Steuerungssystem 500 ist mit einer Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220, einer NOx-Reinigungsvorrichtung 230, einer Frischluft-Einführungsvorrichtung 281 und einer Maschinensteuerungseinheit (die nachstehend als „ECU” bezeichnet wird) 50 ausgestattet.
Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 ist in der Mitte des Abgasrohrs 213 angeordnet. In dem Abgasrohr 213 ist ferner eine Nachbehandlungsvorrichtung, wie z. B. ein Oxidationskatalysator und ein Dieselpartikel-Auffangfilter, zwischen dem Lader 211 und der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 angeordnet. Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 reformiert einen Kraftstoff (Leichtöl), so dass dadurch ein reformierter Kraftstoff erzeugt wird. Der reformierte Kraftstoff ist ein Reduktionsmittel, das zum Reduzieren von NOx in der NOx-Reinigungsvorrichtung 230 verwendet wird. Der zum Erzeugen des Reduktionsmittels in der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 verwendete Kraftstoff wird gemeinsam mit dem Kraftstoff zum Erzeugen der Leistung in der Verbrennungsmaschine ICE verwendet. Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 führt der NOx-Reinigungsvorrichtung 230 das Reduktionsmittel durch die Abgasleitung zu. Die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 beinhaltet ein Kraftstoffeinspritzventil 221, ein Gehäuse 224, ein Temperaturerhöhungsteil 222 und einen Reformierungskatalysator 223.
Das Kraftstoffeinspritzventil 221 ist auf der stromaufwärtigen Seite des Reformierungskatalysators 223 positioniert und an dem Abgasrohr 213 oder dem Gehäuse 224 befestigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 221 ist an eine Kraftstoffpumpe 272 gekoppelt. Dem Kraftstoffeinspritzventil 221 wird der in einem Kraftstoffbehälter 271 gespeicherte Kraftstoff durch die in Betrieb genommene Kraftstoffpumpe 271 zugeführt. Das Kraftstoffeinspritzventil 221 weist ein oder eine Mehrzahl von Einspritzlöchern gegenüber der Abgasleitung auf. Das Kraftstoffeinspritzventil 221 erzeugt in einem elektromagnetischen Solenoid eine elektromagnetische Kraft, so dass dadurch der Kraftstoff aus den Einspritzlöchern eingespritzt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 221 führt den Kraftstoff, der durch die Einspritzlöcher gelangt und zerstäubt wird, dem Reformierungskatalysator 223 zu.
Das Gehäuse 224 ist aus einer dünnen Metallplatte in Form eines Behälters ausgebildet. Das Gehäuse 224 nimmt das Temperaturerhöhungsteil 222 und den Reformierungskatalysator 223 auf. Das Gehäuse 224 ist an das Abgasrohr 213 gekoppelt und bildet einen Abschnitt der Abgasleitung aus.
Das Temperaturerhöhungsteil 222 ist ein Heizkörper zum Erzeugen von Wärme, wenn ihm eine elektrische Leistung zugeführt wird. Das Temperaturerhöhungsteil 222 ist integral mit dem Reformierungskatalysator 223 angeordnet. Die durch das Temperaturerhöhungsteil 222 erzeugte Wärmemenge wird auf den Reformierungskatalysator 223 übertragen, so dass dadurch die Temperatur des Reformierungskatalysators 223 erhöht wird. Das Temperaturerhöhungsteil 222 erhöht indirekt die Temperatur des durch das Kraftstoffeinspritzventil 221 eingespritzten Kraftstoffs, wodurch der Kraftstoff in einen Zustand versetzt wird, in dem der Kraftstoff ohne weiteres aktiviert werden kann.
Der Reformierungskatalysator 223 ist z. B. ein Monolithkatalysator, der durch Beschichten von Cordierit, das z. B. bienenwabenförmig ausgebildet ist, mit Zeolith oder Aluminiumoxid (Al₂O₃, das nachstehend als Aluminiumoxid bezeichnet wird) hergestellt wird. Kohlenwasserstoff, der ein Hauptbestandteil des Kraftstoffs ist, wird durch eine katalytische Wirkung des Reformierungskatalysators 223 teilweise oxidiert. Somit wird dem Reformierungskatalysator 223 der reformierte Kraftstoff, in dem ein Teiloxid (z. B. Aldehyd), das zu einer Aldehydgruppe (CHO) oxidiert wird, oder Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂) als ein Reduktionsmittel fungieren, von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zugeführt.
Die NOx-Reinigungsvorrichtung 230 ist aus einem NOx-Katalysator 231, einem Gehäuse 235, in dem der NOx-Katalysator 231 aufgenommen ist und das aus Metall besteht, und dergleichen aufgebaut. Der NOx-Katalysator 231 ist ein Monolithkatalysator, der einen Träger 232 und ein katalytisches Metall 233 aufweist, und der bienenwabenförmig ausgebildet ist. Der Träger 232 besteht z. B. aus Aluminiumoxid oder dergleichen. Der Träger 232 erhält ein Basismaterial zum Tragen des katalytischen Metalls 233. Das katalytische Metall 233 ist z. B. Silber (Ag). Das katalytische Metall 233 ist auf der Oberfläche des Trägers 232 positioniert und beschleunigt die Reduktionsreaktion des NOx.
Als der Träger 232 kann nicht nur das vorstehend beschriebene Aluminiumoxid, sondern auch eine Substanz oder eine Mehrzahl von Substanzen von Zeolith, Kieselerde, Titan, Cer und Zirkon verwendet werden. Zudem kann als das katalytische Metall 233 nicht nur das vorstehend beschriebene Silber, sondern auch Kupfer (Cu), Platin (Pt), Palladium (Pd), Nickel (Ni), Iridium (Ir) und Radium (Ra) verwendet werden. Weiterhin können für das katalytische Metall 233 Cobalt (Co), Osmium (Os), Ruthenium (Ru), Eisen (Fe), Rhenium (Re), Technetium (Tc), Mangan (Mn) und Titan (Ti) verwendet werden. Darüber hinaus können die vorstehend beschriebenen Metalle durch den Träger 232 in dem Zustand eines Oxids getragen werden. Weiterhin kann eine Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Metalle durch den Träger 232 im Zustand einer einfachen Substanz oder eines Oxids getragen werden.
In dem Fall, wo eine Katalysatortemperatur niedrig ist (weniger als näherungsweise 200°C), adsorbiert der NOx-Katalysator 231 das NOx in dem in die NOx-Reinigungsvorrichtung 230 strömenden Abgas. Demgegenüber desorbiert der NOx-Katalysator 231 das adsorbierte NOx in dem Fall, wo die Katalysatortemperatur hoch ist (nicht weniger als näherungsweise 200°C). Das desorbierte NOx reagiert mit dem reformierten Kraftstoff, der von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zugeführt wird, durch den katalytischen Vorgang des NOx-Katalysators 231. Das NOx wird durch den reformierten Kraftstoff, der als ein Reduktionsmittel fungiert, zu Stickstoff reduziert. Nicht nur NOx, sondern auch Sauerstoff (O₂) ist in dem Abgas enthalten, und auch in Gegenwart von Sauerstoff reagiert der reformierte Kraftstoff selektiv mit NOx.
Die Frischluft-Einführungsvorrichtung 281 ist aus einem Frischluft-Einführrohr 282, einem Einführungssteuerventil 283 und dergleichen aufgebaut. Das Frischluft-Einführrohr 282 ist aus einem verstärkten Schlauchelement, das aus Gummi besteht, oder aus einem gekrümmten, rohrförmigen Element, das aus Metall besteht, ausgebildet. Bei dem Frischluft-Einführrohr 282 ist ein Ende an einen Abschnitt gekoppelt, der auf der stromabwärtigen Seite des Ladeluftkühlers 214 eines Einlasssystems positioniert ist. Bei dem Frischluft-Einführrohr 282 ist das andere Ende an einen Abschnitt gekoppelt, der auf der stromaufwärtigen Seite des Reformierungskatalysators 223 des Abgasrohrs 213 positioniert ist. Das Frischluft-Einführrohr 282 bildet eine Einführleitung zum Einführen von Luft aus, die durch den Ladeluftkühler 214 in die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 gelangt.
Das Einführungssteuerventil 283 ist in der Mitte des Frischluft-Einführrohrs 282 angeordnet. Das Einführungssteuerventil 283 schaltet die Einführleitung zwischen einem Kommunikationszustand und einem Unterbrechungszustand um. Das Einführungssteuerventil 283 ist aus einer Kombination von einem elektromagnetischen Ventil, das durch die ECU 52 geöffnet oder geschlossen wird, und einem Rückschlagventil aufgebaut, das verhindert, dass die Luft und das Abgas von der Abgasleitung zurück in die Saugleitung strömen.
Die ECU 250 ist eine Steuereinheit, die eine Steuerung in Bezug auf die Verbrennungsmaschine ICE umfassend ausführt. Die ECU 250 ist vorwiegend aus einem Mikrocomputer konstruiert, der einen Prozessor 251, einen RAM 252, ein Speichermedium 253 und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 254 von einem Messsignal und einem Steuersignal beinhaltet. Die ECU 250 ist an ein e Mehrzahl von in einem Fahrzeug befindlichen Sensoren 240 gekoppelt. Die in einem Fahrzeug befindlichen Sensoren 240 beinhalten Sensoren, die Betriebsinformationen von einem Fahrer erfassen, die in ein Fahrpedal und ein Lenkrad eingegeben werden, und Sensoren, die Antriebsinformationen erfassen, die auf die Verbrennungsmaschine ICE bezogen sind, wie z. B. eine Drehzahl und eine Einlasstemperatur.
Darüber hinaus ist an die ECU 250 das Kraftstoff-Einspritzventil 221, das Temperaturerhöhungsteil 222 und die Kraftstoffpumpe 272, und das Einführungssteuerventil 283 als eine Konfiguration bezüglich einer Nachbehandlung gekoppelt. Zudem weist die ECU 250 einen Abgassensor 241, einen Einlasstemperatursensor 243, eine Mehrzahl von (drei) Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c, einen Reduktionsmittelsensor 245, einen Außentemperatursensor 247 und einen Luftströmungsmesser 249 auf.
Der Abgassensor 241 ist aus einer Kombination von einem O₂-Sensor, der ein Signal in Reaktion auf eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ausgibt, und einem NOx-Sensor konstruiert, der ein Signal in Reaktion auf eine NOx-Konzentration in dem Abgas ausgibt. Der Abgassensor 241 ist auf der stromaufwärtigen Seite des Reformierungskatalysators 223 angeordnet und erfasst die Sauerstoffkonzentration und die NOx-Konzentration in dem in den Reformierungskatalysator 223 strömenden Abgas.
Der Einlasstemperatursensor 243 in die jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c sind jeweils aus einem Thermoelement und einem Thermistor konstruiert. Der Einlasstemperatursensor 243 ist auf der stromaufwärtigen Seite des NOx-Katalysators 231 angeordnet und gibt ein Messsignal in Reaktion auf die Temperatur des in den NOx-Katalysator 231 strömen Abgases aus. Die jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c sind an dem Gehäuse 235 befestigt. Die Temperatursensoren 244a bis 244c sind mehrfach in spezifizierten Intervallen entlang der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet. Die jeweiligen Temperatursensoren 244a bis 244c erfassen Temperaturen an einer Mehrzahl von Positionen des NOx-Katalysators 231 als physikalische Größen in Bezug auf die Verschlechterung des Katalysators und geben die Messsignale in Reaktion auf die Katalysatortemperaturen aus.
Der Reduktionsmittelsensor 245 ist in einem Abschnitt zwischen der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 und der NOx-Reinigungsvorrichtung 230 des Abgasrohrs 213 befestigt. Der Reduktionsmittelsensor 245 ist zwischen den Reformierungskatalysator 223 und dem Kraftstoffeinspritzventil 221 positioniert und erfasst einen Zustand des Reduktionsmittels, das von dem Reformierungskatalysator 223 zugeführt wird. Der Reduktionsmittelsensor 245 bestimmt z. B. eine Art von Kohlenwasserstoff, der durch den Reformierungskatalysator 223 gelangt, und gibt ein Messsignal entsprechend einem Ergebnis der Bestimmung aus.
Der Außenlufttemperatursensor 247 gibt ein Messsignal in Reaktion auf die Temperatur von der Außenseite des Fahrzeugs aus. Der Luftströmungsmesser 249 ist auf dem Ansaugrohr 212 angeordnet. Der Luftströmungsmesser 249 ist ein Sensor mit einem Platinheizdraht oder dergleichen und gibt ein Messsignal in Reaktion auf eine Strömungsgeschwindigkeit der in die Saugleitung strömenden Luft aus. Eine Strömungsrate einer Ansaugluft, die der Verbrennungsmaschine ICE zugeführt wird, wird durch die ECU 250 auf der Basis des Messsignals des Luftströmungsmessers 249 erhalten.
Die ECU 250 führt Abgasemissionssteuerungs-Verarbeitungsprogramme durch den Prozessor 251 aus, so dass dadurch ein Information-Erhalteteil 262, ein Stationärzustands-Bestimmungsteil 263, ein Verschlechterungsschätzteil 264 und ein Reduktionssteuerungsteil 265 als Funktionsblöcke bezüglich einer NOx-Nachbehandlung erstellt werden. Nachstehend wird auf der Basis von 41 in 40 jeder der Funktionsblöcke, die in der EUC 52 eingerichtet sind, ausführlich beschrieben.
In Bezug auf Informationen bezüglich der Nachbehandlung z. B. erhält das Informations-Erhalteteil 262 erfasste Wert von Temperaturen an jeweiligen Positionen des NOx-Katalysators 231 als physikalische Größen in Bezug auf die Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 von den jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c. Darüber hinaus erhält das Informations-Erhalteteil 262 eine NOx-Konzentration und eine Sauerstoffkonzentration, die in dem Abgas enthalten sind, auf der Basis des Messsignals des Abgassensors 241. Weiterhin erhält das Informations-Erhalteteil 262 die Temperatur des Abgases, das in die NOx-Reinigungsvorrichtung 230 strömt, auf der Basis des Messsignals des Einlasstemperatursensors 243. Weiterhin erhält das Informations-Erhalteteil 262 die Art und die Zuführmenge von Kohlenwasserstoff des reformierten Kraftstoffs, der dem NOx-Katalysator 231 zugeführt wird, auf der Basis des Messsignals des Reduktionsmittelsensors 245.
Das Informations-Erhalteteil 262 erhält Antriebsinformationen zum Anzeigen eines Antriebszustands der Verbrennungsmaschine ICE in zeitlichen Abfolgen. Das Informations-Erhalteteil 262 kann einen anomalen Zustand der Verbrennungsmaschine ICE auf der Basis der erhaltenen Antriebsinformationen erfassen. Die Antriebsinformationen beinhalten eine Kraftstoffeinspritzmenge, die in eine Brennkammer in der Verbrennungsmaschine ICE eingespritzt wird, und eine Gasströmungsrate des Abgases. Die Gasströmungsrate wird durch das Information-Erhalteteil 262 durch die Verwendung einer Einlassströmungsrate, die ein Wert ist, der durch den Luftströmungsmesser 249 erfasst wird, einer Einlasstemperatur, die von dem im Fahrzeug befindlichen Sensor 240 erhalten wird, und einer Abgastemperatur, die ein erfasster Wert der Einlasstemperatursensor 243 ist, berechnet. Diesbezüglich kann die Gasströmungsrate direkt durch einen Strömungsratensensor erfasst werden, der in dem Abgasrohr 213 angeordnet ist.
Das Stationärzustands-Bestimmungsteil 263 bestimmt auf der Basis eines Übergangs der Antriebsinformationen, die durch das Information-Erhalteteil 262 erhalten werden, ob die Verbrennungsmaschine ICE sich in einem stationären Zustand befindet. Insbesondere bestimmt das Stationärzustands-Bestimmungsteil 263, dass, in dem Fall, wo Variationen in einer Strömungsrate der Ansaugluft oder der Gasströmungsrate des Abgases und Variationen der Kraftstoffeinspritzmenge durch Leerlauf oder einen Fahrbetrieb bei konstanter Drehzahl innerhalb spezifizierter Bereiche liegen, die Verbrennungsmaschine ICE sich in dem stationären Zustand befindet.
Das Verschlechterungsschätzteil 264 führt eine Verschlechterungsverteilung-Schätzverarbeitung (siehe 45) aus, auf die in der Beschreibung später eingegangen wird, wobei, durch die Verwendung der Temperaturen an den jeweiligen Abschnitten des NOx-Katalysators 231, ein Abschnitt geschätzt wird, in dem eine Verschlechterung in dem NOx-Katalysator 231 voranschreitet, und ein Abschnitt, in dem die Verschlechterung in dem NOx-Katalysator 231 nicht oder kaum voranschreitet. Das Verschlechterungsschätzteil 264 erhält eine Temperaturverteilung des NOx-Katalysators 231 entlang der Strömungsrichtung durch die Verwendung der Abgastemperatur, die ein erfasster Wert des Einlasstemperatursensors 243 ist, und der Katalysatortemperaturen T01 bis T03, die die erfassten Werte der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c sind. Die Reaktion des Reduktionsmittels ist nahe einem Abschnitt, in dem die Verschlechterung in dem NOx-Katalysator 231 voranschreitet, schwer auszulösen. Aus diesem Grund kann eine tatsächlich gemessene Temperaturverteilung als eine Verschlechterungsverteilung angenommen werden, die einen Grad der Verschlechterung an den jeweiligen Abschnitten des NOx-Katalysators 231 zeigen soll. In dem Fall, wo die Verschlechterung in einem Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des NOx-Katalysators 231 (der nachstehend als ein vorderer Abschnitt bezeichnet wird) voranschreitet, ist die Temperaturverteilung so ausgebildet, dass eine Spitzenposition auf eine hintere Seite bzw. nach hinten verlagert wird (siehe lang gestrichelte Linie in 42). Demgegenüber ist die Temperaturverteilung in einem Fall, wo die Verschlechterung in einem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des NOx-Katalysators 231 (der nachstehend als ein hinterer Abschnitt bezeichnet wird) voranschreitet, so ausgebildet, dass ein hinterer Abschnitt abfällt (siehe kurz gestrichelte Linie in 42).
Das Verschlechterungsschätzteil 264 vergleicht die erhaltene Temperaturverteilung mit einer Basistemperaturverteilung (siehe durchgezogene Linie in 42), wodurch der Grad der Verschlechterung in den jeweiligen Abschnitten des NOx-Katalysators 231 bestimmt wird. Die Basistemperaturverteilung kann durch Korrigieren von Standarddaten erhalten werden, die durch die Verwendung der Abgastemperatur, die tatsächlich durch den Einlasstemperatursensor 243 gemessen wird, im Voraus erstellt werden. Somit ist ein Wert T00B der Basistemperaturverteilung an einer Position des Einlasstemperatursensors 243 tatsächlich gleich einer Temperatur T00, die durch den Einlasstemperatursensor 243 gemessen wird. Zudem entsprechen die Standarddaten der Basistemperaturverteilung einer Verteilung der Katalysatortemperatur, von der, in dem Fall, wo die Verbrennungsmaschine ICE durch Einspritzen einer spezifizierten Kraftstoffmenge unter einer spezifizierten Betriebsbedingung angetrieben wird, angenommen wird, dass sie der NOx-Katalysator 231, der sich noch nicht verschlechtert hat, anzeigen soll. Die Standarddaten sind in dem Speichermedium 253 in Form von Kennfelddaten oder als ein mathematischer Ausdruck gespeichert.
In dem Fall, wo angenommen wird, dass sich der ganze NOx-Katalysator 231 nicht verschlechtert hat, werden hier durch das Reduktionsmittel viele Reduktionsreaktionen in dem vorderen Abschnitt des NOx-Katalysators 231 ausgelöst. Anschließend wird geschätzt, dass, wenn ein Abschnitt dem hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 näher ist, die Verbrauchsmenge des Reduktionsmittels allmählich abnimmt. Demgegenüber wird, im Gegensatz zu dem NOx-Katalysator 231, der sich im Ganzen nicht verschlechtert hat, in dem NOx-Katalysator 231, der sich in dem vorderen Abschnitt verschlechtert hat, das Reduktionsmittel, das eine Reduktionsreaktion verursachen soll, in dem vorderen Abschnitt verringert. Somit wird die Menge des Reduktionsmittels, das einen mittleren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 erreicht, erhöht, und folglich wird die Katalysatortemperatur auf der stromabwärtigen Seite im Vergleich zu dem mittleren Abschnitt weiter erhöht. Zur Wiedergabe einer Veränderung der Reduktionsmittelmenge, die den mittleren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 erreicht, und einer Veränderung der Temperatur des Abgases, die durch die Verschlechterung in dem vorderen Abschnitt des NOx-Katalysators 231 verursacht werden, kann das Verschlechterungsschätzteil 264 eine Korrektur zum Verlagern einer Spitzenposition in der Basistemperaturverteilung auf die stromabwärtige Seite vornehmen (siehe Doppelpunkt-Strich-Linie in 42).
Im Einzelnen werden bei der Korrektur die nachstehenden mathematischen Ausdrücke 4, 5 zum Berechnen einer Katalysatortemperatur T_cat eines jeden Abschnitts des NOx-Katalysators 231 in dem Speichermedium 253 gespeichert.
(Mathematischer Ausdruck 4)

T_cat = T_in – T_loss + T_rea

(Mathematischer Ausdruck 5)

T_rea = Q_in × η

Hier zeigt in dem mathematischen Ausdruck 4 T_in die Temperatur des Abgases an, das in den NOx-Katalysator 231 strömt, und T_loss zeigt eine Temperaturverringerung an, die durch eine Wärmestrahlung hervorgerufen wird, und T_rea zeigt einen Temperaturanstieg an, der durch die Reduktionsreaktion des Reduktionsmittels verursacht worden ist. T_loss wird korrigiert durch z. B. die Verwendung der Außenlufttemperatur, die durch den Außenlufttemperatursensor 247 gemessen wird, und eine Fahrbetriebsgeschwindigkeit, die durch den im Fahrzeug befindlichen Sensor 40 gemessen wird. Weiterhin zeigt Q_in eine Einströmmenge des Reduktionsmittels an, das jeden Abschnitt des NOx-Katalysators 231 erreicht, und η zeigt eine Reaktionsrate des Reduktionsmittels an. Die Reaktionsrate η wird anhand der Temperatur eines jeden Abschnitts des NOx-Katalysators 231 durch die Verwendung eines Funktionskennfeld, das im Voraus angelegt worden ist, eindeutig gesetzt.
Gemäß den mathematischen Ausdrücken 4, 5 wird in dem Fall, wo sich der vordere Abschnitt des NOx-Katalysators 231 verschlechtert hat, die Temperatur (T_in) des Abgases, das in den mittleren Abschnitt strömt, verringert. Somit wird die durch Wärmestrahlung verlorene Wärmemenge ebenfalls verringert, und somit nimmt auch ein Wert der Temperaturverringerung (T_loss) ab. Demgegenüber nimmt die Einströmmenge (Q_in) des Reduktionsmittels, die den mittleren Abschnitt erreicht, zu, und somit wird ein Wert des Temperaturanstiegs (T_rea), der durch die Reduktionsreaktion verursacht wird, erhöht. Somit bewirkt das Verschlechterungsschätzteil 264, wie vorstehend beschrieben, die Basistemperaturverteilung, in der eine Spitzenposition der Temperatur in den hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 verlagert wird (siehe Doppelpunkt-Strich-Linie in 42).
Das Reduktionssteuerungsteil 265 steuert die Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 auf der Basis von einer Mehrzahl von Reformierungs-Steuerkennfeldern, die im Voraus erstellt worden sind. Die Mehrzahl der Reformierungs-Steuerkennfelder wird in dem Speichermedium 253 gespeichert. Jedes von der Mehrzahl der Reformierungs-Steuerkennfelder spezifiziert die Steuermengen des Temperaturerhöhungsteils 222, des Kraftstoffeinspritzventils 221, der Kraftstoffpumpe 272 und des Einführungssteuerventils 283 für die Katalysatortemperatur. Das Reduktionssteuerungsteil 265 steuert die jeweiligen Konfigurationen entsprechend der gegenwärtigen Katalysatortemperatur auf der Basis der Reformierungs-Steuerkennfelder, wodurch dem NOx-Katalysator 231 das Reduktionsmittel in einem Reformierungszustand zugeführt wird, der zur Reinigung von NOx am geeignetsten ist. Diesbezüglich kann in dem Fall, wo der NOx-Katalysator 231 sich tatsächlich nicht verschlechtert hat, die Katalysatortemperatur, die für die Bezugnahme auf das Reformierungs-Steuerkennfeld verwendet wird, z. B. ein erfasster Wert des Katalysatortemperatursensors 244b in dem mittleren Abschnitt oder ein Durchschnittswert der erfassten Werte der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c sein.
Das Reduktionssteuerungsteil 265 kann den Reformierungszustand des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 gemäß der Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 durch Ausführen der Reformierungssteuerungsverarbeitung (siehe 43) korrigieren, auf die in der Beschreibung später eingegangen wird. Aus diesem Grund erhält das Reduktionssteuerungsteil 265 ein Schätzungsergebnis des Grads der Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 von dem Verschlechterungsschätzteil 264. Das Reduktionssteuerungsteil 265 steuert die Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 auf der Basis des Schätzergebnisses des Verschlechterungsschätzteils 264 derart, dass das Reduktionsmittel einen geringfügig verschlechterten Abschnitt des NOx-Katalysators 231 in einem Zustand erreicht, in dem das Reduktionsmittel aktiviert wird.
Insbesondere steuert das Reduktionssteuerungsteil 265 die Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 derart, dass, wenn ein Abschnitt, in dem die Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 voranschreitet, sich in Richtung auf die stromabwärtige Seite entlang der Strömungsrichtung des Abgases weiter ausdehnt, die Aktivität des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zugeführt wird, stärker reduziert wird. Gemäß dieser Steuerung wird die Position, in der ein aktiver Zustand des Reduktionsmittels zum Reduzieren von NOx geeignet ist, auf die stromabwärtige Seite des NOx-Katalysators 231 entlang der Strömungsrichtung des Abgases verlagert. Folglich wird an einem Abschnitt von dem mittleren Abschnitt zu dem hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231, in dem der NOx-Katalysator 231 sich weniger verschlechtert hat, die NOx-Reduktionsreaktion aktiv ausgelöst.
Weiterhin steuert das Reduktionssteuerungsteil 265 z. B. in dem Fall, in dem ein anomaler Temperaturanstieg auf dem hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 verursacht wird, und in dem sich der hintere Abschnitt des NOx-Katalysators 231 verschlechtert hat, die Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 derart, dass die Aktivität des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zugeführt wird, zunimmt. Gemäß dieser Steuerung wird die Position, in der der aktive Zustand des Reduktionsmittels für die NOx-Reduktion geeignet ist, auf der stromaufwärtigen Seite des NOx-Katalysators 231 entlang der Strömungsrichtung des Abgases gehalten. Somit wird die NOx-Reduktionsreaktion in dem mittleren Abschnitt bis zu dem hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231, in dem der NOx-Katalysator 231 sich weniger verschlechtert hat, aktiv ausgelöst.
Anschließend wird jeder Verarbeitungsvorgang, der durch das Verschlechterungsschätzteil 264 und das Reduktionssteuerungsteil 265, die vorstehend beschrieben worden sind, ausgeführt wird, organisiert und auf der Basis von Flussdiagrammen, die in 43 bis 44 gezeigt sind, unter Bezugnahme auf 40 und 41 erläutert. Zunächst wird auf der Basis des in 43 gezeigten Flussdiagramms die Reformierungssteuerungsverarbeitung ausführlich beschrieben. Die Reformationssteuerungsverarbeitung wird durch das Reduktionssteuerungsteil 265 zu einem Zeitpunkt gestartet, wenn eine Verschlechterungsdiagnose benötigt wird, z. B. in dem Fall, wo eine spezifizierte Zeitspanne seit der letzten Verschlechterungsdiagnose verstrichen ist, oder in dem Fall, wo an anomaler Zustand der Verbrennungsmaschine ICE durch das Informations-Erhalteteil 262 erfasst wird.
In diesem Zusammenhang versteht man unter dem anomalen Zustand der Verbrennungsmaschine ICE einen Zustand, in dem wahrscheinlich eine unverzügliche Verschlechterung des Katalysators, z. B. ein anomaler Temperaturanstieg in dem NOx-Katalysator 231 oder ein übermäßiger Abfall der Sauerstoffkonzentration in der Abgasleitung, verursacht wird. In dem Fall, wo dieser anomale Zustand verursacht worden ist, wird die Reformierungssteuerungsverarbeitung gestartet, so dass überprüft werden kann, ob die Funktion des NOx-Katalysators 231 eingebüßt worden ist oder nicht.
In S401 wird eine Leistungsbestimmungsverarbeitung der Verschlechterungsdiagnose ausgeführt (siehe 44), wobei bestimmt wird, ob die Verschlechterungsdiagnose ausgeführt werden kann oder nicht. In dem Fall, wo durch die Leistungsbestimmungsverarbeitung in S401 bestimmt wird, dass keine Diagnosestartbedingung vorliegt, wird die Reformierungssteuerungsverarbeitung beendet. Demgegenüber wird in dem Fall, wo in S401 bestimmt wird, dass die Diagnosestartbedingung vorliegt, das Verfahren bei S402 fortgesetzt. In S402 wird zum Diagnostizieren des Grads der Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 eine spezifizierte Kraftstoffmenge in einem zuvor eingestellten Muster eingespritzt, und dann wird das Verfahren bei S403 fortgesetzt. In S402 wird das zur Diagnose verwendete Reduktionsmittel dem NOx-Katalysator 231 zugeführt. Diesbezüglich wird ein in S402 ausgeführtes Kraftstoffeinspritzmuster für eine Diagnose in ein Kraftstoffeinspritzmuster umgewandelt, das einem Kraftstoffeinspritzmuster tatsächlich entspricht oder mit diesem korreliert, wenn die Standarddaten der Basistemperaturverteilung erzeugt werden.
In S403 wird bestimmt, ob seit dem Zeitpunkt, wenn die Zuführung des Reduktionsmittels in S402 gestartet wird, eine spezifizierte Zeit verstrichen ist oder nicht. Die spezifizierte Zeitspanne in S403 ist eine Zeitspanne zum Abwarten, bis sich die Reduktionsreaktion in der NOx-Reinigungsvorrichtung 230 stabilisiert hat, und wird auf eine Zeitspanne von z. B. mehreren Dutzend Sekunden bis zu einer Minute eingestellt. In dem Fall, wo in S403 bestimmt wird, dass die spezifizierte Zeit abgelaufen ist, und dass sich somit die Reduktionsreaktion durch das Reduktionsmittel zur Diagnose stabilisiert hat, wird das Verfahren bei S404 fortgesetzt.
In S404 wird die Verschlechterungsverteilungs-Schätzverarbeitung (siehe 45) durch das Verschlechterungsschätzteil 264 ausgeführt, und dann wird das Verfahren bei S405 fortgesetzt. In S405 wird auf der Basis der Verschlechterungsverteilungsverarbeitung, die in S404 ausgeführt wird, bestimmt, ob ein Katalysatorabschnitt, der als verschlechtert eingeschätzt wird, vorliegt oder nicht vorliegt. In dem Fall, wo in S405 bestimmt wird, dass der Abschnitt, der als verschlechtert eingeschätzt wird, sich nicht in dem NOx-Katalysator 231 befindet, wird die Reformierungssteuerungsverarbeitung beendet. Demgegenüber wird das Verfahren bei S405 in dem Fall fortgesetzt, wo in S405 bestimmt wird, dass der Abschnitt, der als verschlechtert eingeschätzt wird, sich in dem NOx-Katalysator 231 befindet.
In S406 wird bestimmt, ob der Abschnitt, der als verschlechtert eingeschätzt, sich in einem hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 oder in einem vorderen Abschnitt des NOx-Katalysators 231 befindet. In dem Fall, wo in S406 bestimmt wird, dass der hintere Abschnitt des NOx-Katalysators 231 sich verschlechtert hat (siehe kurz gestrichelte Linie in 42), wird das Verfahren bei S407 fortgesetzt. In diesem Fall wird eine Steuerung zum Optimieren einer Art des Reduktionsmittels, nachdem dieses reformiert worden ist, gestartet, so dass bewirkt wird, dass der vordere Abschnitt des NOx-Katalysators 231, der als nicht verschlechtert oder geringfügig verschlechtert eingeschätzt wird, positiv als der NOx-Katalysator funktioniert. Zu diesem Zweck wird in S407 eine Katalysatortemperatur, die zur Bezugnahme auf das Reformierungssteuerungskennfeld verwendet wird, durch die Verwendung der erfassten Werte der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a, 244b eingestellt, die in dem vorderen Abschnitt und in dem mittleren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 angeordnet sind, und dann wird das Verfahren bei S408 fortgesetzt. Die Katalysatortemperatur kann ein Durchschnittswert der jeweiligen erfassten Werte der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a, 244b sein, oder kann ein Wert sein, der durch Mitteln der jeweiligen erfassten Werte entsprechend dem Grad der Verschlechterung in dem vorderen Abschnitt und in dem mittleren Abschnitt erhalten wird.
In S408 wird eine Korrekturmenge der Steuerung für die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 und dergleichen derart eingestellt, dass das Reduktionsmittel von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 ohne Weiteres in einem Zustand zugeführt wird, in dem das Reduktionsmittel, das zu Kohlenwasserstoff (z. B. Aldehyd oder dergleichen) reformiert wird, im Voraus hochgradig aktiviert wird, und dann wird die Reformierungssteuerungsverarbeitung beendet. Das Einstellen der Korrekturmenge in S408 wird z. B. durch Verändern des Reformierungssteuerungskennfelds realisiert, auf das Bezug genommen wird.
In S408 wird eine Steuerung zum Erhöhen (Anheben) der Temperatur des Kraftstoffs durch das Temperaturerhöhungsteil 222 gemäß der Eigenschaft des Kraftstoffs (siehe 46) ausgeführt, so dass, wenn der Kraftstoff eine höhere Temperatur aufweist, der Kraftstoff ohne weiteres in einen hochgradig aktivierten Zustand reformiert wird. Darüber hinaus wird in S408 die pro Zeiteinheit von dem Kraftstoffeinspritzventil 221 eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend der Eigenschaft des Kraftstoffs auf eine geringe Menge eingestellt (siehe 46), so dass ein Kraftstoff-Luftverhältnis einer mageren Seite näher ist, und der Kraftstoff ohne weiteres in einen hochgradig aktivierten Zustand reformiert wird. Insbesondere nimmt durch die Steuerung der Kraftstoffpumpe 272 ein Einspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils 221 ab, und eine Zeitspanne, während der das Kraftstoffeinspritzventil 221 geöffnet ist, wird verkürzt, wodurch eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Einspritzung verringert wird. Darüber hinaus wird die Kraftstoffzuführmenge sichergestellt, in dem die Häufigkeit der Einspritzung auf einen höheren Wert gesteuert wird. Zudem wird in S408 die Menge der Frischluft, die durch die Steuerung des Einführungssteuerventils 283 eingeführt wird, erhöht, wodurch das Kraftstoff-Luftverhältnis nahe dem Reformierungskatalysator 223 an die magere Seite angepasst wird.
Demgegenüber wird das Verfahren in dem Fall bei S409 fortgesetzt, wo in S406 bestimmt wird, dass sich der vordere Abschnitt des NOx-Katalysators 231 verschlechtert hat (siehe lang gestrichelte Linie in 42). In diesem Fall wird die Steuerung zum Optimieren der Art des Reduktionsmittels, nachdem es reformiert worden ist, gestartet, so dass bewirkt wird, dass der hintere Abschnitt des NOx-Katalysators 231, der als verschlechtert oder geringfügig eingeschätzt hat, positiv als der NOx-Katalysator funktioniert. Zu diesem Zweck wird in S409 eine Katalysatortemperatur, die zur Bezugnahme auf das Reformierungssteuerungskennfeld herangezogen wird, durch die Verwendung der erfassten Werte der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244b, 244c, die in dem mittleren Abschnitt und in dem hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 angeordnet sind, eingestellt, und dann wird das Verfahren bei S410 fortgesetzt. Die Katalysatortemperatur kann ein Durchschnittswert der jeweiligen erfassten Werte der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244b, 244c oder kann ein Wert sein, der durch Mitteln der jeweiligen erfassten Werte entsprechend dem Grad der Verschlechterung in dem mittleren Abschnitt und in dem hinteren Abschnitt erhalten wird.
In S410 wird eine Korrekturmenge der Steuerung für die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 und dergleichen derart eingestellt, dass der Kraftstoff, wenn er eine geringe Aktivität aufweist, von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zugeführt wird, und dann wird die Reformierungssteuerungsverarbeitung beendet. Das Einstellen der Korrekturmenge in S410 wird, wie in S408, z. B. durch Verändern des Reformierungssteuerungskennfelds, auf das Bezug genommen wird, realisiert.
In S410 wird im Gegensatz zu S408 eine Korrektur vorgenommen. In anderen Worten wird in S410 eine Steuerung zum Senken (Verringern) der Temperatur des Kraftstoffs durch das Temperaturerhöhungsteil 222 ausgeführt, so dass dadurch ein Temperaturanstieg in dem Kraftstoff verhindert wird. Zudem wird in S410 die pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge so angepasst, dass sie einem höheren Wert entspricht. Insbesondere wird der Einspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils 221 durch die Steuerung der Kraftstoffpumpe 272 erhöht, und die pro Einspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch Verlängern einer Zeitspanne erhöht, während der das Kraftstoffeinspritzventil 221 geöffnet ist. Zudem wird die Häufigkeit der Einspritzung so angepasst, dass sie gering ist, so dass eine übermäßige Kraftstoffzuführung verhindert wird. Weiterhin noch wird die Einführungsmenge der Frischluft durch Steuern des Einführungssteuerventils 283 reduziert, wodurch ein Kraftstoff-Luftverhältnis in der Nähe des Reformierungskatalysator 223 an eine fette bzw. reiche Seite angepasst wird.
In S408 und S410, die vorstehend beschrieben sind, wird der Reformierungszustand des reformierten Kraftstoffs, der einen Soll-Wert erreicht, eingestellt. Das Reduktionssteuerungsteil 265 führt eine Feedback-Steuerung des Temperaturerhöhungsteils 222 und des Kraftstoffeinspritzventils 221 auf der Basis der erfassten Werte des Reduktionsmittelsensors 245 derart aus, dass der Zustand des Reduktionsmittels, der als der erfasste Wert des Reduktionsmittelsensors 245 erhalten wird, sich einem Reformierungszustand nähert, der als ein Soll-Wert eingestellt ist. Infolge dieser Steuerung wird in dem Fall, wo der sich erfasste Wert des Reduktionsmittelsensors 245 dem Reformierungszustand, der als der Soll-Wert eingestellt ist, nicht allmählich nähert, durch das Reformierungssteuerungsteil 265 diagnostiziert, dass eine Verschlechterung oder Anomalität in dem Reformierungskatalysator 223 verursacht worden ist.
Anschließend wird die Leistungsbestimmungsverarbeitung der Verschlechterungsdiagnose, die in S401 der Reformierungssteuerungsverarbeitung ausgeführt wird, auf Basis des in 44 gezeigten Flussdiagramms eingehend erläutert.
In S421 wird bestimmt, ob ein Aufwärmbetrieb der Verbrennungsmaschine ICE beendet ist oder nicht. In dem Fall, wo in S421 bestimmt wird, dass die Verbrennungsmaschine ICE aufgewärmt wird, werden die Leistungsbestimmungsverarbeitung und die Reformierungssteuerungsverarbeitung beendet. Demgegenüber wird das Verfahren in dem Fall bei S422 fortgesetzt, wo in S421 bestimmt wird, dass der Aufwärmbetrieb der Verbrennungsmaschine ICE beendet worden ist.
In S422 wird durch das Stationärzustands-Bestimmungsteil 263 bestimmt, ob die Verbrennungsmaschine ICE sich in einem spezifizierten Antriebszustand, d. h. in einem stationären Zustand, befindet oder nicht. Zur Realisierung einer Verschlechterungsdiagnose von hoher Genauigkeit ist es wünschenswert, dass die Verschlechterungsdiagnose in einem Zustand ausgeführt wird, in dem eine Fluktuation des Antriebszustands gering ist. In S422 werden die Leistungsbestimmungsverarbeitung und die Reformierungssteuerungsverarbeitung in dem Fall beendet, wenn anhand eines Übergangs der Gasströmungsrate des Abgases und des Kraftstoffverbrauchs bestimmt wird, dass Fluktuationen in der Gasströmungsrate und dem Kraftstoffverbrauch hoch sind, und dass sich somit die Verbrennungsmaschine ICE nicht in dem stationären Zustand (d. h. in einem anomalen Zustand) befindet. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wo in S422 bestimmt wird, dass sich die Verbrennungsmaschine ICE in dem stationären Zustand befindet, die Leistungsbestimmungsverarbeitung beendet und das Verfahren bei S402 von der Reformierungssteuerungsverarbeitung fortgesetzt.
Anschließend wird auf Basis von S404 von der Reformierungssteuerungsverarbeitung unter Bezugnahme auf das in 45 gezeigte Flussdiagramm die durch das Verschlechterungsschätzteil 264 ausgeführte Verschlechterungsverteilung-Schätzverarbeitung eingehend beschrieben.
In S441 werden erfasste Werte anhand des Einlasstemperatursensors 243 und der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c erhalten. Dann wird eine Temperaturverteilung des NOx-Katalysators 231 entlang der Strömungsrichtung des Abgases (siehe die jeweiligen in 42 gezeigten, gestrichelten Linien) auf der Basis der erhaltenen erfassten Werte von den jeweiligen Temperatursensoren 243, 244a bis 244c erstellt, dann wird das Verfahren bei S442 fortgesetzt. In S442 wird eine Basistemperaturverteilung auf der Basis der Abgastemperaturen berechnet, die in S441 erhalten wurden (siehe in 42 gezeigte, durchgehenden Linie). Dann werden die Katalysatortemperaturen T01 bis T03 an den jeweiligen Positionen in einer tatsächlichen Temperaturverteilung, die in S441 erstellt wurde, mit den Temperaturen T01B bis T03B auf der berechneten Basistemperaturverteilung, die in S444 berechnet wurde, individuell verglichen, und dann wird das Verfahren bei S443 fortgesetzt.
In dem vorstehend beschriebenen Schritt S442 werden die Vergleiche der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperaturen T01 bis T03 mit den berechneten Basistemperaturen T01B bis T03B von der stromaufwärtigen Seite her der Reihe nach vorgenommen. In anderen Worten wird beim ersten Mal in S442, in Bezug auf eine Messposition des Katalysatortemperatursensors 244a, der ganz auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, die Katalysatortemperatur T01 mit Basistemperatur T01B verglichen. Beim zweiten Mal in S442 wird, in Bezug auf eine Messposition des Katalysatortemperatursensors 244b, der in dem mittleren Abschnitt angeordnet ist, die Katalysatortemperatur T02 mit der Basistemperatur T02B verglichen. Beim dritten Mal in S442 wird, in Bezug auf eine Messposition des Katalysatortemperatursensors 244c, der ganz auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, die Katalysatortemperatur T03 mit der Basistemperatur T03B verglichen.
In S443 wird auf der Basis eines Vergleichsergebnisses in S442, in anderen Worten anhand einer Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperatur und der berechneten Basistemperatur, bestimmt, ob ein Abschnitt des Katalysators, in dem die tatsächlich gemessene Katalysatortemperatur mit der berechneten Basistemperatur verglichen wird, sich verschlechtert hat oder nicht. In dem Fall, wo in S443 bestimmt wird, dass die jeweiligen tatsächlich gemessenen Katalysatortemperaturen T01 bis T03 nahezu gleich den jeweiligen Basistemperaturen T00B bis T03B sind, wird bestimmt, dass der Abschnitt des Katalysators, in dem die tatsächlich gemessene Katalysatortemperatur mit der berechneten Basistemperatur verglichen wird, sich nicht oder kaum verschlechtert hat, und dann wird das Verfahren bei S445 fortgesetzt. Demgegenüber wird in dem Fall, wo anhand des Vergleichsergebnisses der Temperaturen in S443 bestimmt wird, dass die jeweiligen tatsächlich gemessenen Katalysatortemperaturen T01 bis T03 niedriger sind als die jeweiligen Basistemperaturen T00B bis T03B, bestimmt, dass der Abschnitt des Katalysators, in dem die tatsächlich gemessene Katalysatortemperatur mit der berechneten Basistemperatur verglichen wird, sich verschlechtert hat, und dann wird das Verfahren bei S444 fortgesetzt.
In S444 wird auf der Basis einer Bestimmung, wonach der vordere Abschnitt des NOx-Katalysators 231 sich verschlechtert hat, davon ausgegangen, dass das Reduktionsmittel zum Bewirken einer Reaktion in dem mittleren Abschnitt oder dem hinteren Abschnitt des NOx-Katalysators 231 erhöht wird und dass die Basistemperaturverteilung korrigiert wird (siehe Doppeltpunkt-Strich-Linie in 422), dann wird das Verfahren bei S445 fortgesetzt.
In S445 wird in Bezug auf alle Messpositionen, in denen die jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c angeordnet sind, bestimmt, ob der Vergleich der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperatur mit der berechneten Basistemperatur abgeschlossen ist.
In dem Fall, wo in S445 bestimmt wird, dass eine Messposition vorhanden ist, in der der Vergleich der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperatur mit der berechneten Basistemperatur nicht abgeschlossen ist, kehrt das Verfahren zu S442 zurück, wo die tatsächlich gemessene Katalysatortemperatur auf der ganz stromaufwärtigen Seite von den verbliebenen Messpositionen mit der berechneten Basistemperatur verglichen wird. Dann wird in dem Fall, wo der Vergleich der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperatur mit der berechneten Basistemperatur in Bezug auf alle Messpositionen durch die Wiederholung von S442 bis S444 abgeschlossen ist, die Verschlechterungsverteilungs-Schätzverarbeitung beendet, und dann wird das Verfahren bei S405 fortgesetzt.
In der bislang geschriebenen 23. Ausführungsform wird das Reduktionsmittel durch die Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 erzeugt. Somit kann ein Aktivitätswert für das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zugeführte Reduktionsmittel gesteuert werden. Weiterhin kann das Verschlechterungsschätzteil 264 die Temperaturverteilung des NOx-Katalysators 231 erzeugen und kann den Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, anhand der erzeugten Temperaturverteilung schätzen. Wenn die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 derart gesteuert wird, dass das Reduktionsmittel in einem aktivierten Zustand den Abschnitt des Katalysators erreicht, der sich geringfügig verschlechtert hat, kann der Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, einen Vorgang zum Reinigen des NOx in dem Abgas zufriedenstellend ausführen, indem vorzugsweise das Reduktionsmittel in dem aktivierten Zustand verwendet wird. Folglich kann das Abgasemissions-Steuerungssystem 500 realisiert werden, das verhindern kann, dass das Leistungsverhalten des NOx-Katalysators 231 durch die Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 vermindert wird.
Darüber hinaus breitet sich die Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 normalerweise von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Abgases aus. Weiterhin wird der reformierte Kraftstoff sogar im Abgas während des Vorgangs graduell aktiviert, in dem der reformierte Kraftstoff von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zu dem NOx-Katalysator 231 strömt. Ähnlich wie in der 23. Ausführungsform, kann somit, wenn die Aktivität des von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 zugeführten reformierten Kraftstoffs so angepasst wird, dass sie abnimmt, wenn sich ein Bereich ausbreitet, in dem sich der NOx-Katalysator 231 verschlechtert hat, der reformierte Kraftstoff als das Reduktionsmittel in einen aktiven Zustand versetzt werden, der zum Reduzieren des NOx zu dem Zeitpunkt geeignet ist, wenn der reformierte Kraftstoff den Abschnitt des Katalysators erreicht, der sich nicht verschlechtert hat. Somit kann der Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, den Vorgang zum Reinigen des NOx in dem Abgas ausüben.
Weiterhin wird in der 23. Ausführungsform die Menge des pro Zeiteinheit von dem Kraftstoffeinspritzventil 221 eingespritzten Kraftstoffs so erhöht, dass die Aktivität des reformierten Kraftstoffs reduziert wird. Weiterhin wird in der 23. Ausführungsform die Temperatur des Kraftstoffs durch das Temperaturerhöhungsteil 222 so gesenkt, dass die Aktivität des reformierten Kraftstoffs reduziert wird. Gemäß dieser Steuerung kann der reformierte Kraftstoff in Bezug auf seine Aktivierung im Abgas verzögert werden und in den aktiven Zustand versetzt werden, der zum Reduzieren des NOx zu dem Zeitpunkt geeignet ist, wenn der reformierte Kraftstoff den Abschnitt des Katalysators erreicht, der sich geringfügig verschlechtert hat. Somit kann der Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, das NOx in dem Abgas durch die Verwendung des Reduktionsmittels reinigen, das in den aktiven Zustand versetzt worden ist, der zum Reduzieren des NOx geeignet ist.
Darüber hinaus wird in der 23. Ausführungsform die Temperaturverteilung durch die jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c als eine Verschlechterungsverteilung zum Veranschaulichen eines Grads des Fortschreitens der Verschlechterung verwendet. In dem NOx-Katalysator 231 ist die Reduktionsreaktion in der Nähe des Abschnitts, in dem die Verschlechterung voranschreitet, schwer auslösbar, und somit wird die Katalysatortemperatur im Vergleich zu einem Zustand gering, in dem der NOx-Katalysator 231 sich noch nicht verschlechtert hat. Aus diesem Grund kann durch Erfassen der Temperaturen an der Mehrzahl von Positionen des NOx-Katalysators 231 und durch Vergleichen der erfassten Temperaturen mit der Basistemperaturverteilung basierend auf der gegenwärtigen Temperatur des Abgases, ein Abschnitt, in dem die Verschlechterung in dem NOx-Katalysator 231 voranschreitet, ohne weiteres und zuverlässig geschätzt werden.
Weiterhin wird in der 23. Ausführungsform die Zuführung des Reduktionsmittels zu Diagnosezwecken gestartet, wenn die zuvor eingestellte Diagnosebedingung vorliegt. Gemäß dieser Konfiguration kann das Verschlechterungsschätzteil 264 der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators 23 unter einer Bedingung schätzen, in der der Antriebszustand der Verbrennungsmaschine ICE sich stabilisiert hat. Folglich erreicht das Reduktionsmittel, in dem der Reformierungszustand so angepasst worden ist, dass er für den gegenwärtigen Verschlechterungszustand des NOx-Katalysators 231 am geeignetsten ist, den NOx-Katalysator 231.
Weiterhin bestimmt das Reduktionssteuerungsteil 265 gemäß der 23. Ausführungsform die Art des Kohlenwasserstoffs anhand des erfassten Werts des Reduktionsmittelsensors 245 und erzeugt einen Soll-Reformierungszustand durch Ausführen der Feedback-Steuerung. Somit kann das Reduktionssteuerungsteil 265 einen Grad einer Aktivität des reformierten Kraftstoffs, der von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 abgeführt wird, korrekt steuern. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann das Reduktionsmittel in einem Zustand, der zum Reduzieren des NOx geeignet ist, den Abschnitt des NOx-Katalysators 231 erreichen, der sich geringfügig verschlechtert hat. Zudem kann die Verschlechterungsdiagnose des Reformierungskatalysators 223 auf der Basis des erfassten Werts des Reduktionsmittelsensors 245 vorgenommen werden.
Weiterhin kann in der 23. Ausführungsform Luft in die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 durch die Frischluft-Einführungsvorrichtung 281 eingeführt werden. Gemäß dieser Konfiguration können Anpassungsbereiche des Kraftstoff-Luftverhältnisses und der Temperatur des Abgases, das in die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 strömt, erweitert werden. Folglich kann das Reduktionssteuerungsteil 265 den Grad der Aktivität des reformierten Kraftstoffs, der aus der Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 emittiert wird, ungezwungener steuern.
Weiterhin noch kann die Luft in der 23. Ausführungsform in die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 durch das Frischluft-Einführrohr 282 eingeführt werden, das von einem Rohr auf der stromabwärtigen Seite des Ladeluftkühlers 214 abzweigt. Gemäß dieser Konfiguration kann die Luft in die Saugleitung mit hohem Druck eingeführt werden, selbst wenn eine Konfiguration zum unter Druck erfolgenden Zuführen der Luft von einer Pumpe oder dergleichen nicht zusätzlich bereitgestellt ist.
In dieser Hinsicht entspricht in der 23. Ausführungsform die Verbrennungsmaschine ICE „einer Maschine”, entspricht die Kraftstoffreformierungsvorrichtung 220 „einer Kraftstoffreformierungsvorrichtung”, entspricht das Kraftstoffeinspritzventil 221 einem „Kraftstoffeinspritzteil”, entspricht das Temperaturerhöhungsteil 222 „einem Temperaturerhöhungsteil”, und entspricht der NOx-Katalysator 231 „einem Katalysator”. Zudem entspricht der Reduktionsmittelsensor 245 „einem Reduktionsmittel-Erfassungsteil”, entspricht die ECU 250 „einer Reinigungssteuerungsvorrichtung”, entspricht das Reduktionssteuerungsteil 265 „einem Reformierungssteuerungsteil” und entspricht die Frischluft-Einführungsvorrichtung 281 „einem Frischluft-Einführungsteil”.
(24. Ausführungsform)
Eine 24. Ausführungsform, die in 47 bis 50 gezeigt ist, ist ein modifiziertes Beispiel der 23. Ausführungsform. In der Reformierungssteuerungsverarbeitung gemäß der 24. Ausführungsform wird der Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 in einer Zeitspanne geschätzt, in der die Verbrennungsmaschine ICE in dem stationären Zustand angetrieben wird. Nachstehend wird die Reformierungssteuerungsverarbeitung gemäß der 24. Ausführungsform auf der Basis eines Flussdiagramms, das in 47 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf 40 und 41 eingehend beschrieben. Diese Reformierungssteuerungsverarbeitung wird, ähnlich wie die 23. Ausführungsform, durch das Reduktionssteuerungsteil 265 in dem Fall gestartet, wo eine spezifizierte Zeit seit der letztmaligen Verschlechterungsdiagnose verstrichen ist, oder in dem Fall gestartet, wo ein anomaler Zustand der Verbrennungsmaschine ICE erfasst wird.
In S501 wird auf der Basis einer Antriebsfluktuation in der Verbrennungsmaschine ICE bestimmt, ob eine Verschlechterungsdiagnose gestartet werden kann oder nicht. Insbesondere werden in S501 die Gasströmungsrate des Abgases und die Kraftstoffeinspritzmenge als die Antriebsinformationen zum Veranschaulichen der Antriebsfluktuation in der Verbrennungsmaschine ICE durch das Stationärzustands-Bestimmungsteil 263 für eine spezifizierte Überwachungszeit kontinuierlich überwacht. Dann wird bestimmt, ob die Fluktuationen in der Gasströmungsrate und der Kraftstoffeinspritzmenge in spezifizierte Fluktuationsbereiche fallen oder nicht, die als Schwellwerte für eine im Voraus eingestellte spezifizierte Zeitspanne eingestellt worden sind (siehe gestrichelter Bereich, der in 48 gezeigt ist). Folglich wird in dem Fall, wo ein Zustand, in dem die jeweiligen Fluktuationen in der Gasströmung und der Kraftstoffeinspritzmenge auf die jeweiligen Schwellwerte zutreffen, für eine Zeitspanne anhält, die länger als eine spezifizierte Zeitspanne ist, bestimmt, dass die Verschlechterungsdiagnose gestartet werden kann, und dann wird das Verfahren bei S502 fortgesetzt. Demgegenüber wird in dem Fall, wo bestimmt wird, dass aufgrund dessen, dass die jeweiligen Fluktuationen in der Gasströmung und der Kraftstoffeinspritzmenge groß sind, die Verschlechterungsdiagnose nicht gestartet werden kann, die Reformierungssteuerungsverarbeitung beendet.
In Schritt S502 wird zum Ende einer Zeitspanne, in der die Verbrennungsmaschine ICE den stationären Zustand beibehält, eine Temperaturverteilung entlang der Strömungsrichtung des Abgases in dem NOx-Katalysator 231 durch die Verwendung der erfassten Werte, die durch den Einlasstemperatursensor 243 und die jeweiligen Temperatursensoren 244a bis 244c erfasst werden, erzeugt, und dann wird das Verfahren bei S503 fortgesetzt. Auch in der 24. Ausführungsform kann die Temperaturverteilung basierend auf den erfassten Werten, die die durch die jeweiligen Temperatursensoren 243, 244a bis 244c erfasst werden, als die Verschlechterungsverteilung des NOx-Katalysators 231 betrachtet werden.
In Schritt S503 wird, wie in S404 gemäß der 23. Ausführungsform (siehe 43), bewirkt, dass das Verschlechterungsschätzteil 264 die Verschlechterungsverteilungs-Schätzungsverarbeitung ausführt. Das Verschlechterungsschätzteil 264 führt die tatsächlich identische Verarbeitung wie in S442 bis S445 gemäß der 23. Ausführungsform auf der Basis dieses Schritts S503 aus, wodurch ein Abschnitt des NOx-Katalysators 231, der sich verschlechtert hat, geschätzt wird. Dann führt das Reduktionssteuerungsteil 265 die jeweilige Verarbeitung von S504 bis S509 auf der Basis der Informationen des Abschnitts aus, der durch das Verschlechterungsschätzteil 264 als verschlechtert eingeschätzt wird. Die jeweilige Verarbeitung von S504 bis S509 ist tatsächlich identisch mit S405 bis S410 in der 23. Ausführungsform (siehe 43).
In dem Fall, wo eine Korrektur einer in S507 und S509 eingestellten Reformierung vorgenommen wird, kann das Reduktionssteuerungsteil 265 den Reformierungszustand des Kraftstoffs an einen Soll-Reformierungszustand durch die Feedback-Steuerung unter Verwendung der Katalysatortemperaturen anpassen, die durch die jeweiligen Temperatursensoren 244a bis 244c erfasst werden. Zur Realisierung dieser Steuerung schätzt das Reduktionssteuerungsteil 265 eine Verteilung einer erzeugten Wärme, die durch die Reduktionsreaktion in dem NOx-Katalysator 231 erzeugt wird (siehe in 49 gezeigte durchgezogene Linie). Das Reduktionssteuerungsteil 265 kann die Verteilung der erzeugten Wärme durch Berücksichtigung der Reaktionswärme von Nebenprodukten (Methan, Ethylen, Ethan, Acetaldehyd und dergleichen) erzeugen, die zum Zeitpunkt des Reformierens des Kraftstoffs erzeugt werden. Nachstehend wird eine Reformierungsanpassungsverarbeitung zum Anpassen des Reformierungszustands des Kraftstoffs, so dass die Verteilung der erzeugten Wärme realisiert wird, die durch das Reduktionssteuerungsteil 265 geschätzt wird, auf Basis eines Flussdiagramms, das in 50 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf 40 und 41 ausführlich beschrieben.
In Schritt S521 wird bestimmt, ob ein Aufwärmbetrieb der Verbrennungsmaschine ICE beendet ist oder nicht. In dem Fall, wo in S521 bestimmt wird, dass der Aufwärmbetrieb der Verbrennungsmaschine ICI ausgeführt wird, wird die Reformierungsanpassungsverarbeitung beendet. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wo in S521 bestimmt wird, dass der Aufwärmbetrieb der Verbrennungsmaschine ICE beendet ist, das Verfahren bei S522 fortgesetzt.
In S522 wird bewirkt, dass das Stationärzustands-Bestimmungsteil 263 bestimmt, ob sich die Verbrennungsmaschine ICE in einem spezifizierten Antriebszustand, d. h. in dem stationären Zustand, befindet oder nicht. In dem Fall, wo in S522 bestimmt wird, dass die Verbrennungsmaschine ICE sich nicht in dem stationären Zustand befindet, wird die Reformierungsanpassungsverarbeitung beendet. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wo in S522 bestimmt wird, dass die Verbrennungsmaschine ICE sich in dem stationären Zustand befindet, das Verfahren bei S523 fortgesetzt.
In S523 wird die Zuführung des Reduktionsmittels unter den Steuerungsbedingungen nach der Korrektur einer Reformierung gestartet, die durch die Reformierungsteuerungsverarbeitung eingestellt wird, und dann wird das Verfahren bei S524 fortgesetzt. In S524 wird bestimmt, ob eine zuvor spezifizierte Zeitspanne seit dem Start der Zuführung des Reduktionsmittels in S523 verstrichen ist oder nicht. Die zuvor spezifizierte Zeitspanne in S523 ist eine Zeitspanne, während der eine Reduktionsreaktion sich in der NOx-Reinigungsvorrichtung 230 stabilisiert. In dem Fall, wo in S524 bestimmt wird, dass die zuvor spezifizierte Zeit verstrichen ist, und wo sich somit die Reduktionsreaktion durch das Reduktionsmittel, das nach der Korrektur der Reformierung zugeführt wird, stabilisiert hat, wird das Verfahren bei S525 fortgesetzt.
In S525 wird die Verteilung der erzeugten Wärme (siehe eine in 49 gezeigte durchgezogene Linie), die durch die Reaktion des Reduktionsmittels an den jeweiligen Positionen des NOx-Katalysators 231 erzeugt wird, auf der Basis der Temperaturverteilung des NOx-Katalysators 231 erzeugt, und dann wird das Verfahren bei S526 fortgesetzt. In S526 wird die Verteilung der erzeugten Wärme, die in S525 auf Basis der tatsächlich gemessenen Temperaturen erzeugt wird, mit der Verteilung der erzeugten Wärme (siehe in 49 gezeigte gestrichelte Linie) verglichen, die durch das Reduktionssteuerungsteil 265 geschätzt wird, und dann wird das Verfahren bei S527 fortgesetzt.
In S527 wird bestimmt, ob zwei Verteilungen einer erzeugten Wärme, die in S526 miteinander verglichen wurden, einander entsprechen oder nicht. In dem Fall, wo in S527 bestimmt wird, dass die Verteilung der erzeugten Wärme, die auf den tatsächlich gemessenen Temperaturen basiert, der Verteilung der erzeugten Wärme entspricht, die geschätzt wird, wird die Reformierungsanpassungsverarbeitung ohne Ausführen einer Reformierungsanpassung beendet. Demgegenüber wird in dem Fall, wo in S527 bestimmt wird, dass die Verteilung der erzeugten Wärme, die auf den tatsächlich gemessenen Temperaturen basiert, von der Verteilung der erzeugten Wärme, die geschätzt wird, abweicht, wird das Verfahren bei S528 fortgesetzt.
In S528 werden die Steuerungsbeträge der jeweiligen Konfigurationen in Bezug auf die Reformierung, insbesondere des Kraftstoffeinspritzventils 221, des Temperaturerhöhungsteils 222, der Kraftstoffpumpe 272 und des Einführungssteuerventils 283 derart angepasst, dass die Verteilung der erzeugten Wärme, die auf den tatsächlich gemessenen Temperaturen basiert, sich der Verteilung einer erzeugten Wärme, die geschätzt wird, annähert, und dann kehrt das Verfahren zu S525 zurück. Anschließend wird die Verarbeitung in S525 bis S528 immer wieder ausgeführt, bis die Verteilung der erzeugten Wärme, die auf den tatsächlich gemessenen Temperaturen basiert, der Verteilung der erzeugten Wärme entspricht, die geschätzt wird.
Zudem kann in der bislang beschrieben 24. Ausführungsform, ähnlich wie in der 23. Ausführungsform, der Katalysatorabschnitt, der sich geringfügig verschlechtert hat, den Vorgang des Reinigens des NOx in dem Abgas zufriedenstellend ausführen, so dass verhindert werden kann, dass das Leistungsverhalten des NOx-Katalysators 231 dadurch, dass sich der NOx-Katalysator 231 verschlechtert hat, gemindert wird.
Darüber hinaus kann in dem Fall, wo durch das Stationärzustands-Bestimmungsteil 263 bestimmt wird, dass die Verbrennungsmaschine ICE sich in dem stationären Zustand befindet, dass Verschlechterungsschätzteil 264 gemäß der 24. Ausführungsform den Grad der Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 schätzen. Gemäß der bislang beschriebenen Konfiguration ist die Zuführung des Kraftstoffs nur zu Diagnosezwecken durch ein spezifiziertes Kraftstoffeinspritzmuster nicht notwendig. Darüber hinaus kann das Verschlechterungsschätzteil 264 die Schätzung des Grades der Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 beenden, während die Verbrennungsmaschine ICE normal angetrieben wird.
Weiterhin kann in dem Fall, wo das Reduktionssteuerungsteil 265 gemäß der 24. Ausführungsform den Reformierungszustand des Kraftstoffs korrigiert, das Reduktionssteuerungsteil 265 gemäß der 24. Ausführungsform den Reformierungszustand des Kraftstoffs an einen Soll-Reformierungszustand durch die Feedback-Steuerung unter Verwendung der erfassten Werte der jeweiligen Temperatursensoren 244a bis 244c anpassen. Somit erreicht das Reduktionsmittel, das den Reformierungszustand äußerst passend auf eine Art und Weise angepasst hat, dass es dem gegenwärtigen Grad der Verschlechterung entspricht, den NOx-Katalysator 231.
Darüber hinaus wird in der 24. Ausführungsform die durch die Nebenprodukte verursachte Reaktionswärme zu der Verteilung der erzeugten Wärme, die in der Feedback-Steuerung zum Soll-Wert gemacht wird, hinzuaddiert. Wenn der Reformierungszustand des Kraftstoffs derart angepasst wird, dass er so der Verteilung der erzeugten Wärme entspricht, kann der Abschnitt des geringfügig verschlechterten Katalysators den Vorgang des Reinigens des NOx zuverlässig ausführen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der verschlechterte Abschnitt durch Vergleichen der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperaturen T01 bis T03 mit den Basistemperaturen T01B bis T03B geschätzt, jedoch kann der Schwellwert zum Bestimmen der Verschlechterung, in anderen Worten eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperatur und der Basistemperatur, gegebenenfalls verändert werden. Die Temperaturdifferenz ΔT kann z. B. null sein. Weiterhin kann die Temperaturdifferenz ΔT auf einen konstanten Wert über den gesamten NOx-Katalysator hinweg eingestellt werden, oder kann derart eingestellt werden, dass sie von dem vorderen Abschnitt zu dem hinteren Abschnitt graduell erhöht oder verringert wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die kontinuierliche lineare Temperaturverteilung als die Verschlechterungsverteilung auf der Basis der erfassten Werte der jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c spezifiziert. Ein Modus der Verschlechterungsverteilung ist aber nicht auf den vorstehend beschriebenen Modus beschränkt. Eine Datentabelle, in der die Messposition der Katalysatortemperatur lediglich mit der tatsächlich gemessenen Katalysatortemperatur verknüpft ist, kann die Verschlechterungsverteilung darstellen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform messen die jeweiligen Katalysatortemperatursensoren 244a bis 244c die Katalysatortemperaturen als physikalische Größen in Bezug auf die Verschlechterung des NOx-Katalysators 231. Die physikalische Größe in Bezug auf die Verschlechterung des NOx-Katalysators 231 ist aber nicht auf die Katalysatortemperatur beschränkt. Zum Beispiel können die Informationen von der Sauerstoffkonzentration, der NOx-Konzentration, dem Zustand des Kohlenwasserstoffs und dergleichen in dem Katalysator den physikalischen Größen in Bezug auf die Verschlechterung entsprechen. Somit können als Konfigurationen zum Erfassen dieser physikalischen Größen eine Mehrzahl von einem O₂-Sensor, einem NOx-Sensor und einem HC-Sensor als Verschlechterungserfassungsteile in der NOx-Reinigungsvorrichtung bereitgestellt sein.
Weiterhin kann die Anzahl und die Anordnung der Verschlechterungserfassungsteile, wie z. B. des Katalysatortemperatursensors, gegebenenfalls verändert werden. Zum Beispiel kann die NOx-Reinigungsvorrichtung nur zwei in derselben angeordnete Verschlechterungserfassungsteile oder vier oder mehr in derselben angeordnete Verschlechterungserfassungsteile aufweisen. Weiterhin noch kann die Mehrzahl der Verschlechterungserfassungsteile in gleichen Intervallen oder in ungleichen Intervallen entlang der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Mehrzahl der Verschlechterungserfassungsteile auf einer geraden Linie entlang der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sein, oder ein Teil der Verschlechterungserfassungsteile kann in Bezug auf den anderen Teil der Verschlechterungserfassungsteile versetzt sein.
Das Stationärzustands-Bestimmungsteil 263 gemäß der Ausführungsform erhält den Übergang der Gasströmungsrate des Abgases und der Kraftstoffeinspritzmenge als die Antriebsinformationen, die zum Bestimmen des stationären Zustands der Verbrennungsmaschine ICE herangezogen werden. Die Antriebsinformationen, die zum Bestimmen des stationären Zustands verwendet werden, können jedoch gegebenenfalls verändert werden. Eine Drehzahl einer Ausgangswelle und eine Einlassströmungsrate der Verbrennungsmaschine ICE können für die Bestimmung des stationären Zustands verwendet werden. Weiterhin kann in dem Fall, in dem alle Fluktuationen in der Mehrzahl der Antriebsinformationen auf den Schwellwert zutreffen, das Stationärzustands-Bestimmungsteil bestimmen, ob sich die Verbrennungsmaschine ICE in dem stationären Zustand befindet. Alternativ kann in dem Fall, in dem Fluktuationen in den spezifizierten Antriebsinformationen auf den Schwellwert zutreffen, das Stationärzustands-Bestimmungsteil bestimmen, ob die Verbrennungsmaschine ICE sich in dem stationären Zustand befindet.
Das Reduktionssteuerungsteil 265 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform passt den Aktivitätswert in dem reformierten Kraftstoff durch eine umfassende Steuerung der Temperatur des reformierten Kraftstoffs und des Kraftstoff-Luftverhältnisses an. Das Reduktionssteuerungsteil kann jedoch nur die Temperatur des reformierten Kraftstoffs oder nur das Kraftstoff-Luftverhältnis steuern. Weiterhin kann, ähnlich wie in der vorstehend beschriebenen 24. Ausführungsform, auf eine dem Reduktionsmittelsensor 245 (siehe 40) entsprechende Konfiguration verzichtet werden, wenn eine Konfiguration einer Feedback-Steuerung des Reformierungszustand durch die Verwendung der Verteilung der erzeugten Wärme des NOx-Katalysators verwendet wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Luft, deren Druck durch das Kompressorteil des Laders 211 erhöht wird, dem Reformierungskatalysator zugeführt. Jedoch kann die Luft, die durch eine elektrische Pumpe unter Druck zugeführt wird, dem Reformierungskatalysator entgegen einem Druck im Abgasrohr zugeführt werden. Gemäß dieser Konfiguration kann die ECU eine Luftmenge, die dem Reformierungskatalysator zugeführt wird, durch Steuern einer Abführmenge der elektrischen Pumpe erhöhen oder verringern. Weiterhin kann auf eine Konfiguration zum Einführen der Luft in den Reformierungskatalysator verzichtet werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die durch den Prozessor 251 und dergleichen von der ECU 250 bereitgestellte Funktion durch Hardware und Software, die sich von den vorstehend beschriebenen Teilen unterscheiden, oder durch eine Kombination aus Hardware und Software bereitgestellt werden. Eine Steuerungsschaltung z. B., die separat von der ECU 250 zum umfassenden Steuern des Antriebs der Verbrennungsmaschine ICE bereitgestellt ist und der Nachbehandlung dient, kann einen Teil oder die gesamte Reformierungssteuerungsverarbeitung, die Verschlechterungsverteilungs-Schätzverarbeitung und die Reformierungsanpassungsverarbeitung als „eine Reinigungssteuerungsvorrichtung” ausführen. Weiterhin können verschiedene Arten von nicht transitiven substantiellen Speichermedien, wie z. B. ein Flash-Speicher und eine Festplatte, als das Speichermedium 253 zum Speichern der durch den Prozessor 251 ausgeführten Programme und der jeweiligen Steuerkennfelder verwendet werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele beschrieben worden, in denen die spezielle Konfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung auf das Abgasemission-Steuerungssystem zum Reinigen des Abgases angewendet wird, das er aus der in dem Fahrzeug montierten Verbrennungsmaschine emittiert wird. Die Konfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung kann jedoch auf ein Abgasemissions-Steuerungssystem zum Reinigen eines Abgases von nicht nur der Verbrennungsmaschine angewendet werden, die in dem Fahrzeug montiert ist, sondern auch auf eine Maschine mit innerer Verbrennung oder auf eine Maschine mit äußerer Verbrennung, die in einem Schiff montiert ist, ein Schienenfahrzeug oder ein Flugzeug. Weiterhin kann die für Konfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Abgasemissions-Steuerungssystem zum Reinigen eines Abgases einer Maschine mit innerer Verbrennung oder einer Maschine mit äußerer Verbrennung angewendet werden, die zur Leistungserzeugung vorgesehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-122550 A [0011]
JP 2002-332835 A [0011]
JP 2001-59413 A [0011]

Claims

Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung, die ein in einer Abgasleitung (3) einer Verbrennungsmaschine (2) strömendes Abgas reinigt, wobei die Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung aufweist: eine Zuführvorrichtung (10), die einen Zuführvorrichtungskörper (11), in dem ein Reduktionsmittel strömt, und einen Zuführport (13) aufweist, der das Reduktionsmittel der Abgasleitung von dem Zuführvorrichtungskörper zuführt; einen Katalysator (20), der auf einer stromabwärtigen Seite der Zuführvorrichtung in der Abgasleitung angeordnet ist und der das Abgas durch die Verwendung des Reduktionsmittels reinigt; und ein Gasdruck-Reduktionsteil (30 bis 43), das eine Geschwindigkeit des Abgases, das in der Abgasleitung strömt, verändern kann, wobei es einen Gasdruck nahe dem Zuführport im Vergleich zu dem Gasdruck auf der Innenseite des Zuführvorrichtungskörpers reduzieren kann
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil einer Strömung des Abgases in der Abgasleitung eine Geschwindigkeitsdifferenz verleiht, so dass dadurch eine Wirbelströmung in der Strömung des Abgases in der Abgasleitung erzeugt wird, und wobei der Zuführport der Zuführvorrichtung an einem Abschnitt angeordnet ist, wo die Wirbelströmung erzeugt wird, oder an einem Abschnitt, wo das Abgas durch die Wirbelströmung eingezogen wird und wo der Gasdruck dadurch reduziert wird.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil auf einer Wandoberfläche der Abgasleitung angeordnet ist, die auf einer stromaufwärtigen Seite des Zuführports der Zuführvorrichtung positioniert ist, und ein Nut-Teil (31), ein vorstehendes Teil (32) oder eine Struktur (33) ist, die eine Wirbelströmung in einer Strömung des Abgases benachbart zu dem Zuführport erzeugt.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das vorstehende Teil oder das Nut-Teil sich in Form einer Spirale auf der Wandoberfläche der Abgasleitung erstreckt und die Wirbelströmung in der Strömung des Abgases nahe dem Zuführport der Zuführvorrichtung erzeugt.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Struktur in einem Abschnitt der Wandoberfläche der Abgasleitung angeordnet ist und eine oder eine Mehrzahl von Löchern (34) aufweist.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: ein kleines Rohr (50), das auf der Innenseite der Abgasleitung angeordnet ist, wobei der Zuführport der Zuführvorrichtung zu einer Strömungsleitung auf der Innenseite des kleinen Rohrs freiliegt, und wobei das Gasdruck-Reduktionsteil in dem kleinen Rohr angeordnet ist.
Abgasemission-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil ein Venturi-Rohr (35) ist, das auf einer Innenwand des kleinen Rohrs ausgebildet ist.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil ein Verbindungsrohr (36) ist, das der Abgasleitung das Abgas oder Luft zuführt, und das eine Wirbelströmung in einer Strömung des Abgases nahe dem Zuführport der Zuführvorrichtung erzeugt.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zuführvorrichtung ein vorstehendes Teil (12) aufweist, das in die Abgasleitung von dem Zuführvorrichtungskörper vorsteht, und das den Zuführport aufweist, und wobei das Gasdruck-Reduktionsteil eine Gasströmungs-Führungsnut (37) oder ein Gasströmungs-Führungsvorsprung ist, der auf einer äußeren Wand des vorstehenden Teils angeordnet ist, und der eine Geschwindigkeit des Abgases entlang der äußeren Wand des vorstehenden Teils verändert, so dass dadurch eine Wirbelströmung auf einer stromabwärtigen Seite des Zuführport erzeugt wird.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil ein stromaufwärtiger Katalysator (38) ist, der in der Abgasleitung auf einer stromabwärtigen Seite des Zuführports der Zuführvorrichtung angeordnet ist, und wobei der stromaufwärtige Katalysator derart ausgebildet ist, dass er einen Gasströmungswiderstand von einem Abschnitt (382), der auf einer Seite gegenüber dem Zuführport positioniert ist, größer als einen Gasströmungswiderstand von einem Abschnitt (381) macht, der auf einer Seite eines Zuführport positioniert ist, wodurch eine Wirbelströmung nahe dem Zuführport der Zuführvorrichtung erzeugt wird.
Abgasemission-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil ein Gasströmungs-Steuerventil (42) oder eine Turbine (43) ist, die in der Abgasleitung auf einer stromaufwärtigen Seite des Zuführports der Zuführvorrichtung angeordnet ist, und wobei der Zuführport der Zuführvorrichtung in einem Abschnitt angeordnet ist, in dem eine Wirbelströmung auf einer stromabwärtigen Seite des Gasströmungs-Steuerventils oder der Turbine erzeugt wird.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil ein sich expandierendes Teil (40) der Abgasleitung ist, bei welchem sich ein Innendurchmesser zu einer stromabwärtigen Seite mit einem Winkel expandiert, bei dem eine Strömung des Abgases von einer inneren Wand der Abgasleitung abgeteilt werden kann, und wobei der Zuführport der Zuführvorrichtung in einem Abschnitt angeordnet ist, in dem eine Wirbelströmung durch das sich expandierendes Teil erzeugt wird, oder in einem Abschnitt angeordnet ist, in dem eine Strömung des Abgases durch die Wirbelströmung beschleunigt wird.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gasdruck-Reduktionsteil ein gekrümmtes Teil (41) der Abgasleitung ist, die mit einem Winkel gekrümmt ist, bei dem eine Strömung des Abgases von einer inneren Wand der Abgasleitung abgeteilt werden kann, und wobei der Zuführport der Zuführvorrichtung in einem Abschnitt angeordnet ist, in dem eine Wirbelströmung auf einer stromabwärtigen Seite des gekrümmten Teils der Abgasleitung erzeugt wird, oder in einem Abschnitt angeordnet ist, in dem eine Strömung des Abgases durch die Wirbelströmung beschleunigt wird.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend: ein Rückschlagventil (52), das in dem Zuführport der Zuführvorrichtung angeordnet ist, und das ermöglicht, dass das Reduktionsmittel von der Innenseite der Zuführvorrichtung zur Abgasleitung strömen kann, und das verhindert, dass das Abgas von der Abgasleitung in das Innere der Zuführvorrichtung strömt.
Abgasemissions-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend: eine Einführleitung (39), bei der ein Ende mit dem Zuführvorrichtungskörper gekoppelt ist, und bei der das andere Ende mit der Abgasleitung gekoppelt ist; und eine Pumpe (51), die in der Einführleitung angeordnet ist und die das Abgas, das aus der Abgasleitung herausgesogen wird, in die Zuführvorrichtung einführt.
Abgasemissions-Steuerungssystem, aufweisend: einen Katalysator (131), der ein Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das aus einer Maschine (ICE) emittiert wird, in einer Mehrzahl von Adsorptionszuständen adsorbiert, und der das adsorbierte Stickoxid desorbiert, wenn das adsorbierte Stickoxid gereinigt wird, ein Adsorptionsmengen-Schätzteil (161), das eine Adsorptionsmenge des Stickoxids, das durch den Katalysator adsorbiert wird, durch ein den jeweiligen Adsorptionszuständen entsprechendes Verfahren schätzt; und ein Desorptionsmengen-Schätzteil (162), das eine Desorptionsmenge des Stickoxids, das aus dem Katalysator desorbiert wird, auf der Basis eines geschätzten Werts der Adsorptionsmenge des Stickoxids schätzt, die durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil geschätzt wird.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 16, wobei das Adsorptionsmengen-Schätzteil den Adsorptionszustand des Katalysators entsprechend der Adsorptionsmenge des Stickoxids, die durch den Katalysator adsorbiert wird, umschaltet.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 17, wobei der Katalysator einen Träger (132) und ein katalytisches Metall (133), das durch den Träger getragen wird, aufweist, wobei das Adsorptionsmengen-Schätzteil zunächst von dem Adsorptionszustand ausgeht, bei dem das in den Katalysator strömende Stickoxid durch das katalytische Metall adsorbiert wird, und dann die Adsorptionsmenge des Stickoxids schätzt; und wobei in dem Fall, in dem die Adsorptionsmenge des durch das katalytische Metall adsorbierten Stickoxids einen Schwellwert (a1) eines katalytischen Metalls überschritten hat, das Adsorptionsmengen-Schätzteil von dem Adsorptionszustand ausgeht, bei dem das in den Katalysator strömende Stickoxid durch den Träger adsorbiert wird, und dann die Adsorptionsmenge Stickoxid schätzt.
Abgasemission-Steuerungssystem nach Anspruch 18, wobei in dem Fall, in dem die Adsorptionsmenge des Stickoxids, die durch den Träger adsorbiert wird, einen Schwellwert (a2) eines Trägers überschritten hat, das Adsorptionsmengen-Schätzteil von dem Adsorptionszustand ausgeht, bei dem das in den Katalysator strömende Stickoxid durch sowohl das katalytische Metall als auch den Träger adsorbiert wird, und dann die Adsorptionsmenge des Stickoxids schätzt.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 19, wobei in dem Fall, in dem die Adsorptionsmenge des durch den Träger adsorbierten Stickoxids den Schwellwert des Trägers überschritten hat, das Adsorptionsmengen-Schätzteil ein Adsorptionsverhältnis, bei dem das Stickoxid jeweils durch das katalytische Metall und den Träger adsorbiert wird, entsprechend einem Zustand des Katalysators anpasst.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 20, ferner aufweisend: ein Speicherteil (153), das eine Mehrzahl von Desorptionskenndaten zum Anzeigen einer Korrelation zwischen einer Temperatur des Katalysators und einer Desorptionsgeschwindigkeit des Stickoxids speichert, wobei die Mehrzahl der Desorptionskenndaten für jeden Zustand des in den Katalysator strömenden Abgases erstellt wird, wobei das Desorptionsmengen-Schätzteil die Desorptionsmenge des Stickoxids auf der Basis der Desorptionskenndaten entsprechend dem Zustand des in den Katalysator strömenden Abgases schätzt.
Abgasemission-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 21, ferner aufweisend: eine Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung (120), die dem Katalysator ein Reduktionsmittel zuführt, dass zum Reduzieren des Stickoxids verwendet wird; und ein Reduktionssteuerungsteil (163), das eine Zufuhr des Reduktionsmittels durch die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung steuert.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 22, wobei das Reduktionssteuerungsteil eine Zuführmenge des Zuführmittels, das dem Katalysator von der Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung zugeführt wird, durch die Verwendung der Desorptionsmenge des Stickoxids, die durch das Desorptionsmengen-Schätzteil geschätzt wird, einstellt.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 22 oder 23, wobei das Adsorptionsmengen-Schätzteil einen Adsorptionszustand des Katalysators gemäß der durch den Katalysator adsorbierten Adsorptionsmenge des Stickoxids umschaltet, und wobei in dem Fall, in dem der Adsorptionszustand des Katalysators, von dem das Adsorptionsmengen-Schätzteil ausgeht, umgestellt wird, das Reduktionssteuerungsteil eine Steuerung zum Desorbieren des Stickoxids aus dem Katalysator durch die Zufuhr des Reduktionsmittels durch die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung startet.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 24, ferner aufweisend: ein Erfassungsteil (145), das auf einer stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist, und das ein durch den Katalysator gelangendes Stickoxid erfasst, wobei das Reduktionssteuerungsteil die Zuführmenge des Reduktionsmittels, die durch die Reduktionsmittel-Zuführvorrichtung zugeführt wird, auf der Basis des Stickoxids von einer Menge erhöht, die größer ist als ein anomaler Wert, der im Voraus eingestellt worden ist und durch das Erfassungsteil erfasst wird.
Reinigungssteuerungsvorrichtung, die auf ein Abgasemissions-Steuerungssystem (100) angewendet wird, das einen Katalysator (131) beinhaltet, der ein Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das von einer Maschine (ICE) emittiert wird, in einer Mehrzahl von Adsorptionszuständen adsorbiert, und der das adsorbierte Stickoxid desorbiert, wenn das adsorbierte Stickoxid gereinigt wird, wobei die Reinigungssteuerungsvorrichtung aufweist: ein Adsorptionsmengen-Schätzteil (161), das eine Adsorptionsmenge des Stickoxids, die durch den Katalysator adsorbiert wird, durch ein den jeweiligen Adsorptionszuständen entsprechendes Verfahren schätzt, und ein Desorptionsmengen-Schätzteil (162), das eine Desorptionsmenge des aus dem Katalysator desorbierten Stickoxids auf der Basis eines geschätzten Werts der Adsorptionsmenge des Stickoxids, die durch das Adsorptionsmengen-Schätzteil geschätzt wird, schätzt.
Abgasemissions-Steuerungssystem, aufweisend: eine Kraftstoffreformierungsvorrichtung (220), die ein Reduktionsmittel zum Reduzieren von Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das von einer Maschine (ICE) emittiert wird, durch Reformieren des für die Maschine verwendeten Kraftstoffs erzeugt; einen Katalysator (231), der das Stickoxid in dem Abgas durch die Verwendung des durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführten Reduktionsmittels reinigt; eine Mehrzahl von Verschlechterungserfassungsteilen (244a bis 244c), die in dem Katalysator entlang einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind, und die eine physikalische Größe in Bezug auf eine Verschlechterung des Katalysators erfassen; ein Verschlechterungsschätzteil (264), das eine Verschlechterungsverteilung des Katalysators in der Strömungsrichtung auf der Basis von erfassten Werten von der Mehrzahl von Verschlechterungserfassungsteilen erzeugt, und das einen Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, anhand der Verschlechterungsverteilung schätzt; und ein Reformierungssteuerungsteil (265), das eine Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung derart steuert, dass das Reduktionsmittel den Abschnitt, der durch das Verschlechterungsschätzteil als geringfügig verschlechtert eingeschätzt wird, in einem aktiven Zustand erreicht.
Abgasemission-Steuerungssystem nach Anspruch 27, wobei das Reformierungssteuerungsteil die Reformierung des Kraftstoffes derart steuert, dass, wenn sich ein Abschnitt, in dem die Verschlechterung des Katalysators voranschreitet, sich zu einer stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung weiter ausbreitet, die Aktivität des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführt wird, stärker reduziert wird.
Abgasemission-Steuerungssystem nach Anspruch 28, wobei die Kraftstoffreformierungsvorrichtung ein Kraftstoffeinspritzteil (221) aufweist, das den Kraftstoff einspritzt, und wobei das Reformierungssteuerungsteil die Aktivität des Reduktionsmittels durch eine Steuerung zum Erhöhen einer Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit von dem Kraftstoffeinspritzteil eingespritzt wird, reduziert.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 28 oder 29, wobei die Kraftstoffreformierungsvorrichtung ein Temperaturerhöhungsteil (222) aufweist, das eine Temperatur des Kraftstoffs erhöht, und wobei das Reformierungssteuerungsteil die Aktivität des Reduktionsmittels durch eine Steuerung zum Verringern der Temperatur des Kraftstoffs durch das Temperaturerhöhungsteil reduziert.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 27, wobei, in dem Fall, in dem das Verschlechterungsschätzteil schätzt, dass ein Abschnitt auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Katalysators sich verschlechtert hat, das Reformierungssteuerungsteil die Reformierung des Kraftstoffs derart steuert, dass die Aktivität des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführt wird, erhöht wird.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 31, wobei die Kraftstoffreformierungsvorrichtung ein Kraftstoffeinspritzteil (221) aufweist, das den Kraftstoff einspritzt, und wobei das Reformierungssteuerungsteil die Aktivität des Reduktionsmittels durch eine Steuerung zum Verringern einer Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit von dem Kraftstoff eingespritzt wird, erhöht.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 31 oder 32, wobei die Kraftstoffreformierungsvorrichtung ein Temperaturerhöhungsteil (222) aufweist, dass eine Temperatur des Kraftstoffs erhöht, und wobei das Reformierungssteuerungsteil die Aktivität des Reduktionsmittels durch eine Steuerung zum Erhöhen der Temperatur des Kraftstoffs durch das Temperaturerhöhungsteil erhöht.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 27 bis 33, wobei die Mehrzahl von Verschlechterungserfassungsteilen Temperaturen von einer Mehrzahl von Abschnitten des Katalysators jeweils erfasst, und wobei das Verschlechterungsschätzteil Katalysatortemperaturen (T01 bis T03), die durch die jeweiligen Verschlechterungserfassungsteile erfasst werden, mit Basistemperaturen (T01B bis T03B) vergleicht, die durch den Katalysator angezeigt werden, der sich noch nicht verschlechtert hat, und einen Abschnitt schätzt, in dem die erfasste Katalysatortemperatur genauso niedrig ist wie in einem Abschnitt, in dem die Verschlechterung voranschreitet.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach Anspruch 34, wobei in dem Fall, wo das Reformierungssteuerungsteil einen Reformierungszustand des Kraftstoffs gemäß einem Grad der Verschlechterung des Katalysators korrigiert, der durch das Verschlechterungsschätzteil geschätzt wird, das Reformierungssteuerungsteil den Reformierungszustand des Kraftstoffs, der dem Katalysator zugeführt wird, durch die Verwendung der Katalysatortemperaturen, die durch die jeweiligen Verschlechterungserfassungsteile erfasst werden, anpasst.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 27 bis 35, wobei in dem Fall, in dem eine zuvor eingestellte Diagnosestartbedingung vorliegt, das Reformierungssteuerungsteil bewirkt, dass die Kraftstoffreformierungsvorrichtung eine Zuführung des Reduktionsmittels startet, so dass eine Verschlechterung des Katalysators geschätzt wird.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 27 bis 36, ferner aufweisend: ein Information-Erhalteteil (262), das Antriebsinformationen zum Anzeigen eines Antriebszustands der Maschine in zeitlichen Abfolgen erhält; und ein Stationärzustands-Bestimmungsteil (263), das bestimmt, ob die Maschine sich in einem stationären Zustand befindet oder nicht, auf der Basis eines Übergangs der Antriebsinformationen, die durch das Informations-Erhalteteil erhalten werden, wobei in dem Fall, in dem das Stationärzustands-Bestimmungsteil bestimmt, dass die Maschine sich in dem stationären Zustand befindet, das Verschlechterungsschätzteil die Verschlechterung des Katalysators zu schätzen beginnt.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 27 bis 37, ferner aufweisend: ein Reduktionsmittel-Erfassungsteil (245), das zwischen der Kraftstoffreformierungsvorrichtung und dem Katalysator positioniert ist, und das einen Zustand des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführt wird, erfasst, wobei das Reformierungssteuerungsteil einen Grad einer Aktivität des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführt wird, auf der Basis eines Erfassungsergebnisses des Reduktionsmittel-Erfassungsteils derart korrigiert, dass das Reduktionsmittel in einem aktiven Zustand einen Abschnitt des Katalysators erreicht, der sich geringfügig verschlechtert hat.
Abgasemissions-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 27 bis 38, ferner aufweisend: ein Frischluft-Einführteil (281), das Luft in die Kraftstoffreformierungsvorrichtung einführt, wobei das Reformierungssteuerungsteil eine Einführung der Luft durch das Frischluft-Einführungsteil derart steuert, dass das Reduktionsmittel in einem aktiven Zustand einen Abschnitt des Katalysators erreicht, der sich geringfügig verschlechtert hat.
Reinigungssteuerungsvorrichtung, die auf ein Abgasemissions-Steuerungssystem (500) angewendet wird, aufweisend: eine Kraftstoffreformierungsvorrichtung (220), die ein Reduktionsmittel zum Reduzieren von Stickoxid, das in einem Abgas enthalten ist, das aus einer Maschine (ICE) emittiert wird, durch Reformieren eines für die Maschine verwendeten Kraftstoffs erzeugt; einen Katalysator (231), der das Stickoxid in dem Abgas durch die Verwendung des Reduktionsmittels, das von der Kraftstoffreformierungsvorrichtung zugeführt wird, reinigt; und eine Mehrzahl von Verschlechterungserfassungsteilen (244a bis 244c), die in dem Katalysator entlang einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind, und die eine physikalische Größe in Bezug auf die Verschlechterung des Katalysators erfassen, wobei die Reinigungssteuerungsvorrichtung aufweist: ein Information-Erhalteteil (262), das erfasste Werte von der physikalischen Größe von der Mehrzahl der Verschlechterungserfassungsteile (244a bis 244c) erhält; ein Verschlechterungsschätzteil (264), das eine Verschlechterungsverteilung des Katalysators in der Strömungsrichtung auf der Basis der erfassten Werte von der Mehrzahl der Verschlechterungserfassungsteile, die durch das Informations-Erhalteteil erhalten werden, erzeugt, und das einen Abschnitt des Katalysators, der sich geringfügig verschlechtert hat, anhand der Verschlechterungsverteilung schätzt; und ein Reformierungssteuerungsteil (265), das eine Reformierung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffreformierungsvorrichtung derart steuert, dass das Reduktionsmittel den Abschnitt, der durch das Verschlechterungsschätzteil als geringfügig verschlechtert eingeschätzt wird, in einem aktiven Zustand erreicht.