DE102016123417B4

DE102016123417B4 - Abgasreinigungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102016123417B4
Application number: DE102016123417.6A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Ueno; Tsukasa Kuboshima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2036-12-06
Also published as: DE102016123417A1; JP6512535B2; JP2017106399A

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (2), wobei die Vorrichtung aufweist:ein katalysatortragendes Filter (7), das in einem Abgasrohr (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) vorgesehen ist und so ausgestaltet ist, dass ein Filter zum Sammeln von Partikelmaterial (PM) in Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine (2) einen selektiven Reduktionskatalysator zum selektiven Reduzieren von Stickoxid (NOx) in Abgas trägt;ein Zugabeventil (5), das einer Stromaufwärtsseite des katalysatortragenden Filters (7) in einer Flussrichtung von Abgas Harnstoff zum Reduzieren von NOx am katalysatortragenden Filter (7) zugibt;einen Differenzdrucksensor (8), der einen Differenzdruck zwischen vor und nach dem katalysatortragenden Filter (7) erlangt;ein Bestimmungsteil (S31, 1), das basierend auf dem von dem Differenzdrucksensor (8) erlangten Differenzdruck bestimmt, ob das katalysatortragende Filter (7) zu regenerieren ist oder nicht;ein Indexerfassungsteil (S1, 1), das einen Wirkungsindex erfasst, der ein Ausmaß einer Wirkung einer von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche an einem vorderen Ende des katalysatortragenden Filters (7) abgelagert ist, auf den Differenzdruck angibt;ein erstes Regenerationssteuerungsteil (S32, S34, S4, 1), das in einem Fall, in dem das Bestimmungsteil (S31, 1) bestimmt, dass das katalysatortragende Filter (7) regeneriert wird, eine erste Regenerationsbehandlung zum Erhöhen einer Temperatur des katalysatortragenden Filters (7) derart durchführt, dass auf dem katalysatortragenden Filter (7) abgelagertes PM verbrannt wird, wenn der Wirkungsindex kleiner ist als ein vorbestimmter Wert; undein zweites Regenerationssteuerungsteil (S32, S33, S5, 1), das in einem Fall, in dem das Bestimmungsteil (S31, 1) bestimmt, dass das katalysatortragende Filter (7) regeneriert wird, eine zweite Regenerationsbehandlung zum Entfernen der von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche auf dem katalysatortragenden Filter (7) abgelagert ist, anstelle der ersten Regenerationsbehandlung durchführt, wenn der Wirkungsindex größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine.
Ein Harnstoff-SCR-System (von engl. „Selective Catalytic Reduction“ bzw. selektive katalytische Reduktion) ist als ein System bekannt, das ein von einer Verbrennungskraftmaschine ausgestoßenes Abgas reinigt. In dem Hamstoff-SCR-System ist ein Abgasrohr der Verbrennungskraftmaschine mit einem selektiven Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) versehen, welcher aus Harnstoff erzeugten Ammoniak speichert und NOx in dem Abgas durch den Ammoniak selektiv reinigt, sowie mit einem Zugabeventil, das den Harnstoff der Stromaufwärtsseite des Abgases des selektiven Reduktionskatalysators zugibt (siehe beispielsweise JP 2010 - 270624A ).
Ferner ist das Abgasrohr in einigen Fällen mit einem Filter versehen, das ein Partikelmaterial (nachfolgend als „PM“ bezeichnet) in dem Abgasrohr sammelt. In einem Fall, in dem eine vorbestimmte Menge oder mehr Partikelmaterial auf dem Filter abgelagert wird, wird eine Regenerationsbehandlung durchgeführt, welche die Temperatur des Filters erhöht, um dadurch das auf dem Filter abgelagerte Partikelmaterial zu verbrennen. Als die Regenerationsbehandlung wird beispielsweise eine Nacheinspritzung oder eine nachträgliche Einspritzung durchgeführt, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, nachdem eine Haupteinspritzung durchgeführt wurde, um das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine zu erhalten. Weiterhin wird mit zunehmender Menge des auf dem Filter abgelagerten Partikelmaterials ein Differenzdruck (Druckverlust) vor und nach dem Filter allmählich größer. Daher wird zum Beispiel ein Differenzdrucksensor vorgesehen, um einen Differenzdruck vor und nach dem Filter zu erlangen, und auf Grundlage eines durch den Differenzdrucksensor erlangten Wertes wird bestimmt, ob die Regenerationsbehandlung durchgeführt wird oder nicht.
Im Übrigen wird in dem Hamstoff-SCR-System in Abhängigkeit von Bedingungen, wie etwa einer aus einem Zugabeventil zugegebenen Harnstoffmenge und einer Temperatur des selektiven Reduktionskatalysators, mitunter eine von dem Harnstoff stammende Ablagerung, welche ein abgelagerter Feststoff des Harnstoffs oder ein Zwischenprodukt des Harnstoffs (wie etwa Cyanursäure, Melamin und Melem) ist, auf einer Innenwand des Abgasrohrs und an einem vorderen Ende des selektiven Reduktionskatalysators abgelagert.
Dagegen gibt es ein katalysatortragendes Filter, bei dem der selektive Reduktionskatalysator durch das Filter getragen wird. In einem Fall, in dem dieses katalysatortragende Filter eingesetzt wird, wird, da ein Harnstoffwasser von der Stromaufwärtsseite des katalysatortragenden Filters zugegeben wird, die von dem Harnstoff stammende Ablagerung in dem Abgasrohr und an einem Mischer sowie an einem vorderen Ende des Katalysators abgelagert. In einem Fall, in dem die von dem Harnstoff stammende Ablagerung am vorderen Ende des katalysatortragenden Filters abgelagert ist, wird durch die von dem Harnstoff stammende Ablagerung ein Differenzdruck vor und nach dem katalysatortragenden Filter erhöht. Da durch das Absetzen der von dem Harnstoff stammenden Ablagerung der Differenzdruck erhöht wird, wird selbst dann, wenn die Menge des auf dem katalysatortragenden Filter abgelagerten Partikelmaterials gering ist, eine Temperaturerhöhung zum Verbrennen des Partikelmaterials durchgeführt, und die vergebliche Temperaturerhöhung wird wiederholt durchgeführt, was ein Problem derart darstellt, dass ein Kraftstoffverbrauch beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Offenbarung behandelt mindestens eines der obigen Probleme. So ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung die Bereitstellung einer Abgasreinigungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung imstande ist zu verhindern, dass die häufige Durchführung eine Temperaturerhöhung zum Verbrennen eines Partikelmaterials, das eine aus Harnstoff stammende Ablagerung ist, welche an einem vorderen Ende des katalysatortragenden Filters abgelagert ist, wiederholt durchgeführt wird.
DE 10 2014 111 801 A1 offenbart ein System und Verfahren zum Steigern der Leistungsfähigkeit einer SCR-Vorrichtung, insbesondere durch routinemäßiges Reduzieren der Menge an Reduktionsmittelablagerungen, die sich in einem Abgassystem angesammelt haben, wenn das Reduktionsmittel bei einer reduzierten Temperatur eingespritzt wird. Das System kann einen Motor, ein Abgassystem, eine SCR-Vorrichtung, eine Einspritzeinrichtung und einen Controller aufweisen, der derart konfiguriert ist, das vorliegende Verfahren auszuführen. Der Controller kann so gewählt sein, eine anfängliche Einspritzrate und eine anfängliche Einspritztemperatur für das Reduktionsmittel zu wählen; die Menge an angesammelten Reduktionsmittelablagerungen, die in dem Abgassystem vorhanden sind, zu schätzen; die Menge an angesammelten Reduktionsmittelablagerungen mit einer Schwellenmenge an Reduktionsmittelablagerungen, die in dem Abgassystem zulässig ist, zu vergleichen; und einen Abbrennmodus für Reduktionsmittelablagerungen auszulösen, wenn die Menge an angesammelten Reduktionsmittelablagerungen größer als die Schwellenmenge an Reduktionsmittelablagerungen, die in dem Abgassystem zulässig ist, ist.
Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, die beinhaltet: ein katalysatortragendes Filter, ein Zugabeventil, einen Differenzdrucksensor, ein Bestimmungsteil, ein Indexerfassungsteil, ein erstes Regenationssteuerungsteil und ein zweites Regenerationssteuerungsteil. Das katalysatortragende Filter ist in einem Abgasrohr der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen und ist derart ausgestaltet, dass ein Filter zum Sammeln von Partikelmaterial (PM) in Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine einen selektiven Reduktionskatalysator zur selektiven Reduktion von Stickoxid (NOx) in Abgas trägt. Das Zugabeventil gibt einer Stromaufwärtsseite des katalysatortragenden Filters in einer Abgasflussrichtung Harnstoff zur Reduktion von NOx am katalysatortragenden Filter zu. Der Differenzdrucksensor erlangt einen Differenzdruck zwischen vor und nach dem katalysatortragenden Filter. Das Bestimmungsteil bestimmt basierend auf dem durch den Differenzdrucksensor erlangten Differenzdruck, ob das katalysatortragende Filter zu regenerieren ist oder nicht. Das Indexerfassungsteil erfasst einen Wirkungsindex, der ein Ausmaß einer Wirkung einer von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche an einem vorderen Ende des katalysatortragenden Filters abgelagert ist, auf den Differenzdruck angibt. In einem Fall, in dem das Bestimmungsteil bestimmt, dass das katalysatortragende Filter regeneriert wird, führt das erste Regenerationssteuerungsteil eine erste Regenerationsbehandlung zum Erhöhen einer Temperatur des katalysatortragenden Filters derart durch, dass auf dem katalysatortragenden Filter abgelagertes PM verbrannt wird, wenn der Wirkungsindex kleiner ist als ein vorbestimmter Wert. In einem Fall, in dem das Bestimmungsteil bestimmt, dass das katalysatortragende Filter regeneriert wird, führt das zweite Regenerationssteuerungsteil eine zweite Regenerationsbehandlung zum Entfernen der von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche auf dem katalysatortragenden Filter abgelagert ist, anstelle der ersten Regenerationsbehandlung durch, wenn der Wirkungsindex größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erfolgt, näher ersichtlich. Es zeigt:

1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Abgasreinigungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine;
2 ist eine Figur, die einen Zustand zeigt, in dem eine Harnstoffablagerung an einem vorderen Ende eines SCRF abgelagert ist;
3 ist ein Graph, der eine Aufschlüsselung eines Differenzdrucks zeigt, wenn der Differenzdruck einen Schwellenwert erreicht, das heißt, den durch die Ablagerung eines PM bewirkten Differenzdruck und den durch die Harnstoffablagerung bewirkten Differenzdruck;
4 ist eine Figur, die einen Zustand zeigt, in dem die Harnstoffablagerung in einem engen Bereich des vorderen Endes des SCRF abgelagert ist;
5 ist ein Blockdiagramm von Prozessen, die eine Regenerationsbehandlung des SCRF bilden;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Prozess zeigt, der einen Wirkungsindex aus einer Temperatur des SCRF und einer Harnstoffzugabemenge berechnet;
7 ist ein Graph, der eine Relation zwischen der Temperatur des SCRF und dem Wirkungsindex zeigt;
8 ist ein Graph, der eine Relation zwischen der Zugabemenge des Harnstoffs und dem Wirkungsindex zeigt, wenn die Temperatur des SCRF niedrig ist;
9 ist ein Graph, der eine Relation zwischen der Zugabemenge des Harnstoffs und dem Wirkungsindex zeigt, wenn die Temperatur des SCRF hoch ist;
10 ist ein Graph, in dem oben eine Veränderung der Temperatur des SCRF gezeigt ist und in dem unten eine Veränderung des Wirkungsindexes auf eine Weise gezeigt ist, die der Veränderung der Temperatur des SCRF entspricht;
11 ist ein Blockdiagramm, das einen Prozess zeigt, der den Wirkungsindex unter Berücksichtigung nicht nur der Temperatur des SCRF und der Zugabemenge des Harnstoffs, sondern auch einer NOx-Reinigungsrate berechnet;
12 ist ein Graph, der eine Relation zwischen der NOx-Reinigungsrate und einem Korrekturterm für den Wirkungsindex auf den Differenzdruck zeigt;
13 ist ein Graph, der eine Relation zwischen der Temperatur des SCRF und einem NOx-Reinigungsvermögen in dem SCRF zeigt;
14 ist ein Blockdiagramm, das einen Prozess zeigt, der den Wirkungsindex unter Berücksichtigung nicht nur der Temperatur des SCRF und der Zugabemenge des Harnstoffs, sondern auch einer Maschinenstoppzeit berechnet;
15 ist ein Graph, der eine Relation zwischen der Maschinenstoppzeit und dem Korrekturterm für den Wirkungsindex auf den Differenzdruck zeigt;
16 ist ein Flussdiagramm, das bestimmt, ob eine Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird oder eine Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird; und
17 ist eine graphische Darstellung von Zeitdiagrammen jeweiliger Parameter, die sich auf eine Regenerationsbehandlung des SCRF beziehen.

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Abgasreinigungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, auf die die vorliegende Offenbarung angewendet wird. Die in 1 gezeigte Abgasreinigungsvorrichtung ist eine in einem Fahrzeug montierte Vorrichtung, die gefährliche Stoffe in einem Abgas entfernt, das aus einer Maschine 2 (Verbrennungskraftmaschine) des Fahrzeugs ausgestoßen wird. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist so aufgebaut, dass sie ein Harnstoff SCR-System beinhaltet, das NOx in dem Abgas herausreinigt. Ferner ist die Abgasreinigungsvorrichtung auch eine Vorrichtung, die ein PM (Ruß) in dem Abgas entfernt.
Die Maschine 2 ist ein Dieselmotor, der mit einem Injektor zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder versehen ist und bei dem sich der aus dem Injektor eingespritzte Kraftstoff in dem Zylinder selbst zündet, um dadurch Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs zu erzeugen.
In einem Abgasrohr 3 der Maschine 2 ist ein Oxidationskatalysator 4 (DOC: Dieseloxidationskatalysator) zum Oxidieren und Herausreinigen von HC (Kohlenwasserstoffen) und CO, die jeweils zu den gefährlichen Komponenten in dem Abgas gehören, angeordnet. Der Oxidationskatalysator 4 besitzt einen Aufbau, in dem eine katalytische Komponente (zum Beispiel Pt (Platin) oder Pd (Palladium)) zum Beschleunigen einer Oxidationsreaktion des HC und des CO beispielsweise von einer aus Keramik hergestellten Wabe vom Wanddurchgangstyp oder einem aus Metall hergestellten Gitter getragen wird. Ferner übernimmt der Oxidationskatalysator 4 die Rolle, eine Temperatur des Abgases durch die Oxidationsreaktion von unverbranntem Kraftstoff (unverbranntem HC), der dem Oxidationskatalysator 4 zugeführt wird, zu erhöhen, um das PM und eine von Harnstoff stammende Ablagerung, welche auf einem SCRF 7 abgelagert sind, zu verbrennen und zu entfernen, was später beschrieben wird.
In dem Abgasrohr 3 auf der Stromabwärtsseite des Oxidationskatalysators 4 ist ein Zugabeventil 5 angeordnet, welches ein Harnstoffwasser als ein Reduktionsmittel in das Abgasrohr 3 zugibt. Das Zugabeventil 5 besitzt den gleichen Aufbau wie ein Kraftstoffeinspritzventil (Injektor), das Kraftstoff in einen Zylinder oder eine Einlassöffnung eines Benzinmotors einspritzt. Mit anderen Worten ist das Zugabeventil 5 als ein elektromagnetisches Öffnungs-/Schließventil aufgebaut, das eine Düse mit einem darin gebildeten Einspritzloch, ein aus einem elektromagnetischen Solenoid oder dergleichen hergestelltes Antriebsteil und eine Nadel zum Öffnen oder Verschließen eines Harnstoffwasser-Durchlasses oder einer Düse, in der das Harnstoffwasser fließt, beinhaltet. Wenn ein elektrischer Strom durch den elektromagnetischen Solenoid geleitet wird, wird die Nadel zusammen mit dem Durchgang des elektrischen Stromes in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, und wenn die Nadel bewegt wird, wird das Harnstoffwasser aus dem an einer Spitze der Düse gebildeten Einspritzloch eingespritzt.
In dem Abgasrohr 3 ist auf der Stromabwärtsseite des Zugabeventils 5 ein Mischer 6 angeordnet. Der Mischer 6 ist ein Teil, welches das aus dem Zugabeventil 5 zugegebene Harnstoffwasser zerstäubt, um das Harnstoffwasser in dem Abgas zu dispergieren. Der Mischer 6 ist als ein Durchlass aufgebaut, der zum Beispiel eine verwirbelte Strömung oder eine mäanderförmige Strömung des Abgases erzeugt.
In dem Abgasrohr 3 auf der Stromabwärtsseite des Mischers 6 ist das SCRF (selektives katalytisches Reduktionsfilter) 7 als ein katalysatortragendes Filter angeordnet. Das SCRF 7 besitzt einen Aufbau zum Sammeln des PM in dem Abgas. Zum Beispiel besitzt das SCRF 7 einen Aufbau, in dem ein SCR-Katalysator als ein selektiver Reduktionskatalysator, der NOx in dem Abgas selektiv reduziert, von einem Filter (DPF: Dieselpartikelfilter) getragen wird, welcher aus der Wabe vom Wanddurchgangstyp aus Keramik aufgebaut ist. Mit anderen Worten besitzt das SCRF 7 sowohl eine Funktion des Entfernens des PM als auch eine Funktion des Reduzierens und Herausreinigens des NOx. Das Abgas fließt stromabwärts und tritt dabei durch eine poröse Trennwand des SCRF 7 hindurch, und das PM in dem Abgas wird von dem SCRF 7 gesammelt, während das Abgas durch die poröse Trennwand des SCRF 7 hindurchtritt.
Der von dem SCRF 7 getragene SCR-Katalysator ist eine Substanz, die eine Reduktionsreaktion von Ammoniak (NH₃), der aus dem Harnstoffwasser und dem NOx erzeugt wird, beschleunigt, wobei die Reduktionsreaktion beispielsweise durch die nachstehend beschriebenen Formeln 1, 2 und 3 ausgedrückt wird. Der SCR-Katalysator ist: zum Beispiel ein Oxid eines Basismetalls wie etwa Vanadium, Molybdän und Wolfram; Zeolith; und ein Edelmetall. Auf diese Weise wird während des Durchtritts des Abgases durch das SCRF 7 das NOx in Wasser und Stickstoff aufgelöst (gereinigt), beispielsweise gemäß den nachstehend beschriebenen Formeln 1, 2 und 3. 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (Formel 1) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 3H2O (Formel 2) NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (Formel 3)
Ferner ist die Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Harnstoffwasserzufuhrteil (in der Zeichnung nicht gezeigt) versehen, welches dem Zugabeventil 5 das Harnstoffwasser zuführt. Das Harnstoffwasserzufuhrteil ist versehen mit: einem Harnstoffwassertank, der das Harnstoffwasser speichert; einem Rohr, das den Harnstoffwassertank mit dem Zugabeventil 5 koppelt; einer Pumpe, die das Harnstoffwasser aus dem Harnstoffwassertank ansaugt und das Harnstoffwasser durch das Rohr an das Zugabeventil 5 abgibt; und einem Regler, der einen Druck des Harnstoffwassers in dem Rohr auf einen vorbestimmten Druck regelt.
Weiterhin ist die Abgasreinigungsvorrichtung mit verschiedenen Arten von Sensoren versehen. Konkret ist die Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Differenzdrucksensor 8 versehen, der einen Differenzdruck vor und nach dem SCRF 7 erfasst (Differenz zwischen einem Druck auf einer Stromaufwärtsseite des SCRF 7 und einem Druck auf einer Stromabwärtsseite des SCRF 7). Weiterhin ist die Abgasreinigungsvorrichtung auf der Stromaufwärtsseite des SCRF 7 mit einem Abgastemperatursensor 9 versehen, der eine Temperatur des in das SCRF 7 strömenden Abgases erfasst, sowie mit einem stromaufwärtigen NOx-Sensor 10, der eine NOx-Konzentration erfasst. In einem Fall, in dem in der ECU 1 eine Funktion vorgesehen ist, welche die NOx-Konzentration in dem in das SCRF 7 strömenden Abgas schätzt, braucht die Abgasreinigungsvorrichtung nicht mit dem stromaufwärtigen NOx-Sensor 10 versehen zu sein. Der Abgastemperatursensor 9 ist auf der Stromabwärtsseite des Mischers 6 vorgesehen. In einem Fall, in dem die Abgasreinigungsvorrichtung mit dem stromaufwärtigen NOx-Sensor 10 montiert ist, ist der stromaufwärtige NOx-Sensor 10 auf der Stromaufwärtsseite des Zugabeventils 5 vorgesehen. Weiterhin ist die Abgasreinigungsvorrichtung auf der Stromabwärtsseite des SCRF 7 mit einem stromabwärtigen NOx-Sensor 11 versehen, der die NOx-Konzentration in dem aus dem SCRF 7 strömenden Abgas erfasst. Weiterhin ist die Abgasreinigungsvorrichtung versehen mit: einem Luftdurchflussmesser 12, der eine Flussrate (zum Beispiel eine Massenflussrate) eines in einem Ansaugrohr der Maschine 2 strömenden Ansauggases erfasst; einem Drehzahlsensor 13, der die Drehzahl der Maschine 2 erfasst; und einem Fahrpedalsensor 14, der einen Betätigungsbetrag (Niederdrückbetrag) eines Fahrpedals erfasst, um fahrzeugseitig über ein Anforderungsdrehmoment eines Fahrers des Fahrzeugs zu informieren. Die von diesen Sensoren 8 bis 14 erfassten Werte werden in die ECU 1 eingegeben.
Die Abgasreinigungsvorrichtung ist mit einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 1 versehen, die für eine Gesamtsteuerung der Abgasreinigungsvorrichtung zuständig ist. Die ECU 1 besitzt einen Aufbau eines herkömmlichen Rechners und beinhaltet eine CPU (in der Zeichnung nicht gezeigt), die verschiedene Arten von Operationen durchführt, sowie einen Speicher 15, wie etwa einen ROM und einen RAM, der verschiedene Arten von Informationen speichert. Beispielsweise erfasst die ECU 1 eine Betriebsbedingung der Maschine 2 auf Grundlage der Erfassungssignale von den verschiedenen Arten von Sensoren und berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Einspritzzeitpunkt und einen Einspritzdruck, welche in Übereinstimmung mit der Betriebsbedingung optimal sind, und steuert eine Kraftstoffeinspritzung in die Maschine 2. Ferner besitzt die ECU 1 in einigen Fällen eine Funktion, welche die NOx-Konzentration in dem Abgas schätzt, das in das SCRF 7 fließt.
Ferner berechnet die ECU1 eine Zugabemenge des Harnstoffwassers, die zum Herausreinigen des NOx in dem SCRF 7 erforderlich ist, und steuert das Zugabeventil 5 auf eine solche Weise an, dass die Zugabemenge des Harnstoffwassers zugegeben wird. Wenn die ECU 1 die Zugabemenge des Harnstoffwassers berechnet, berechnet die ECU 1 eine adsorbierte Menge Ammoniak in dem SCRF 7 auf Grundlage beispielsweise einer Ammoniakmenge, die zum Herausreinigen des in das SCRF 7 strömenden NOx erforderlich ist, und eines Gleichgewichts zwischen einer dem SCRF 7 zugeführten Menge Ammoniak, welche durch die bislang dem SCRF 7 zugegebene Zugabemenge des Harnstoffwassers bestimmt wird, und einer in dem SCRF 7 verbrauchten Menge Ammoniak. Dann berechnet die ECU1 eine Zugabemenge des Harnstoffwassers, die einer Differenz zwischen der adsorbierten Menge Ammoniak und einer Zielmenge adsorbierten Ammoniaks entspricht, als eine Zugabemenge des Harnstoffwassers zu diesem Zeitpunkt. Diesbezüglich wird die in dem SCRF 7 verbrauchte Menge Ammoniak auf die folgende Weise ermittelt: zum Beispiel wird eine Menge NOx, die in das SCRF 7 strömt, auf Grundlage des stromaufwärtigen NOx-Sensors 10 und einer Betriebsbedingung der Maschine 2 (einer Maschinenlast (Kraftstoffeinspritzmenge), welche aus der von dem Drehzahlsensor 13 und dem Fahrpedalsensor 14 ermittelten Drehzahl der Maschine ermittelt wird) berechnet; eine Menge NOx, die aus dem SCRF 7 strömt, wird von dem stromabwärtigen NOx-Sensor 11 berechnet; und dann wird die in dem SCRF 7 verbrauchte Menge Ammoniak aus der Menge NOx auf der Stromaufwärtsseite des SCRF 7 und der Menge NOx auf der Stromabwärtsseite des SCRF 7 ermittelt.
Ferner führt die ECU1, wenn der von dem Differenzdrucksensor 8 erfasste Differenzdruck groß wird, eine Regenerationsbehandlung durch, die das in dem SCRF 7 abgelagerte PM verbrennt und entfernt, um dadurch das SCRF 7 zu regenerieren. Die Details der Regenerationsbehandlung werden später beschrieben.
Vor der Beschreibung der Details der Regenerationsbehandlung wird die von Harnstoff stammende Ablagerung beschrieben. Wenn das aus dem Zugabeventil 5 zugegebene Harnstoffwasser durch eine Abwärme thermisch zersetzt wird, werden Ammoniak und Cyanursäure erzeugt. Dabei wird in einem Prozess, in dem der Ammoniak und die Cyanursäure aus dem Harnstoffwasser erzeugt werden, ein Zwischenprodukt wie etwa Melamin und Melem erzeugt. Das Zwischenprodukt wird für gewöhnlich durch Hitze zersetzt, doch gibt es je nach Bedingungen einen Fall, in dem das Zwischenprodukt nicht zersetzt, sondern verfestigt wird. Ferner gibt es auch einen Fall, in dem lediglich die Feuchtigkeit des Harnstoffwassers verdampft wird und der Harnstoff ausgefällt und verfestigt wird. Im Folgenden wird die von Harnstoff stammende Ablagerung, welche ein abgelagerter Feststoff von Harnstoff und eines aus dem Harnstoff stammenden Zwischenprodukts ist, als eine Harnstoffablagerung bezeichnet. Die Harnstoffablagerung wird zum Beispiel dann leicht gebildet, wenn die Temperatur des SCRF 7 niedrig (konkret beispielsweise 250°C oder niedriger) ist. Ferner wird die Harnstoffablagerung dann leichter gebildet, wenn die Zugabemenge des von dem Zugabeventil 5 zugegebenen Hamstoffwassers größer wird.
Die Harnstoffablagerung wird auf einer Innenwand des Abgasrohrs 3, des Mischers 6 und des SCRF 7 abgelagert. Bezugnehmend auf das SCRF 7 wird, wie in 2 gezeigt, die Harnstoffablagerung leicht an einem vorderen Ende (einem Endabschnitt auf der Stromaufwärtsseite des Abgases) des SCRF 7 abgelagert. Dies liegt daran, dass in einem Fall, in dem die Verdampfung und Zersetzung des Harnstoffwassers nicht abgeschlossen ist, bevor das Harnstoffwasser das vordere Ende des SCRF 7 erreicht, das Harnstoffwasser gesammelt wird und daher eine verfestigte Harnstoffablagerung am vorderen Endes des SCRF 7 abgelagert wird.
Wenn die Harnstoffablagerung in dem SCRF 7 abgelagert ist, wird der Abgasstrom durch die abgelagerte Harnstoffablagerung blockiert, was zu einem Anstieg eines Differenzdrucks (Druckverlust) vor und nach dem SCRF 7 führt. Alsdann gibt es selbst dann, wenn der Differenzdruck einen Bestimmungsschwellenwert zum Durchführen der Regenerationsbehandlung (Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM) des SCRF 7 erreicht, wie in 3 gezeigt, einen Fall, in dem in einer Aufschlüsselung des Differenzdrucks der durch eine PM-Menge bewirkte Differenzdruck groß ist und der durch die Harnstoffablagerung bewirkte Differenzdruck gering ist. Demgegenüber gibt es auch einen Fall, in dem in der Aufschlüsselung des Differenzdrucks der durch die PM-Menge bewirkte Differenzdruck gering ist und der durch die Harnstoffablagerung bewirkte Differenzdruck groß ist. Es wird empfohlen, dass die Temperaturerhöhung zum Verbrennen und Entfernen des PM durchgeführt wird, wenn die in dem SCRF 7 abgelagerte PM-Menge so hoch wie möglich ist, wie in der Aufschlüsselung des Differenzdrucks links in 3 gezeigt. Der Grund hierfür ist wie folgt: da eine zum Entfernen des PM notwendige Temperatur höher ist als eine zum Entfernen der Harnstoffablagerung notwendige Temperatur, ist eine zum Erhöhen der Temperatur des Abgases notwendige Kraftstoffmenge groß; daher wird in einem Fall, in dem die Temperaturerhöhung zum Verbrennen und Entfernen des PM auch durchgeführt wird, wenn die PM-Menge gering ist, wie durch die Aufschlüsselung rechts in 3 gezeigt, der Kraftstoff sinnloserweise zum Erhöhen der Temperatur des Abgases verwendet, was zu einer Beeinträchtigung eines Kraftstoffverbrauchs führt.
Diesbezüglich, wie in 4 gezeigt, ist in einem Fall, in dem die Harnstoffablagerung in einem engen Bereich am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagert ist, ein Grad, mit dem die Harnstoffablagerung den Abgasstrom in dem SCRF 7 blockiert, gering im Vergleich zu einem in 2 gezeigten Fall, und daher ist eine Wirkung der Harnstoffablagerung auf den Differenzdruck gering. Wenn in diesem Fall der Differenzdruck den Bestimmungsschwellenwert erreicht, ist davon auszugehen, dass die Aufschlüsselung des Differenzdrucks wie in 3 links gezeigt ist, so dass kein großes Problem vorliegt.
Die Regenerationsbehandlung des SCRF 7, welche nachstehend beschrieben wird, ist zu dem Zweck ausgelegt, um zu verhindern, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird, wenn die in 3 rechts gezeigte Aufschlüsselung des Differenzdrucks durch die am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagerte Harnstoffablagerung, wie in 2 gezeigt, bewirkt wird. Im Folgenden werden die Details der von der ECU 1 durchgeführten Regenerationsbehandlung des SCRF 7 beschrieben.
5 zeigt ein Blockdiagramm jeweiliger Prozesse, die die Regenerationsbehandlung bilden. Die in 5 gezeigte Regenerationsbehandlung wird beispielsweise zum gleichen Zeitpunkt begonnen, zu dem die Maschine 2 gestartet wird, und wird in einer vorbestimmten Zeitspanne wiederholt durchgeführt. In der in 5 gezeigten Regenerationsbehandlung wird ein Wirkungsindex berechnet, der eine Stärke einer Wirkung der am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung auf den Differenzdruck anzeigt (S1). Der Wirkungsindex ist mit anderen Worten ein Index, der das Ausmaß eines Beitrags der am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung zum Differenzdruck anzeigt, und ein Index, der anzeigt, dass das Ausmaß des Beitrags umso größer ist, je größer ein Wert des Wirkungsindexes ist.
Konkret wird der Wirkungsindex gemäß in 6 gezeigten Prozessen berechnet. In 6 wird jeweils die Temperatur des SCRF 7 erhalten (S11). Da konkret die Temperatur des SCRF 7 gemäß der Temperatur des Abgases variiert wird, wird die Temperatur des SCRF 7 beispielsweise auf Grundlage der von dem Abgastemperatursensor 9 erfassten Temperatur des Abgases geschätzt. Genauer gesagt wird beispielsweise das Innere des SCRF 7 imaginär in eine Mehrzahl von Zellen ausgehend von einer Stromaufwärtsseite bis zu einer Stromabwärtsseite unterteilt und die Temperatur jeder Zelle wird geschätzt, wodurch eine Temperaturverteilung im Inneren des SCRF 7 ermittelt wird. Dann wird beispielsweise ein Durchschnittswert der erhaltenen Temperaturverteilung zur Temperatur des SCRF 7 gemacht. Mit größer werdender Anzahl von Unterteilungen der Zellen lässt sich eine korrektere Temperatur des SCRF 7 ermitteln, doch wird der Berechnungsumfang größer. Die Anzahl von Unterteilungen der Zellen wird geeigneterweise unter Berücksichtigung der Genauigkeit der Temperatur und des Berechnungsumfangs eingestellt.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Schätzen der Temperatur jeder Zelle beschrieben. Die Temperatur jeder Zelle wird beispielsweise in der Reihenfolge ausgehend von der Stromaufwärtsseite geschätzt. Diesbezüglich wird empfohlen, die Temperatur eines Basiselements eines Zellenabschnitts zur Temperatur der Zelle zu machen. Eine Verarbeitung zum jeweiligen Abschätzen der Temperaturen aller Zellen erfolgt in einem Verarbeitungsprozess, und die zuletzt durchgeführte Verarbeitung wird als letzte Verarbeitung bezeichnet, und die gegenwärtig durchgeführte Verarbeitung wird als gegenwärtige Verarbeitung bezeichnet, und dergleichen. Ferner wird eine Zelle, deren Temperatur geschätzt wird, als eine betreffende Zelle bezeichnet, und eine Zelle, die an die Stromaufwärtsseite der betreffenden Zelle angrenzt, wird als eine Stromaufwärtszelle bezeichnet, und eine Zelle, die an die Stromabwärtsseite der betreffenden Zelle angrenzt, wird als eine Stromabwärtszelle bezeichnet.
Konkret wird ein Betrag Q1 einer Wärmeübertragung von dem in der Zelle strömenden Abgas auf die betreffende Zelle ermittelt. Der Wärmeübertragungsbetrag Q1 wird ermittelt aus: der Temperatur des durch die betreffende Zelle strömenden Abgases (nachfolgend als „Zellengastemperatur“ bezeichnet); der Temperatur der betreffenden Zelle; einer Flussrate des durch die betreffende Zelle strömenden Abgases; und eines Wärmeübertragungskoeffizienten, der anzeigt, mit welcher Leichtigkeit Wärme zwischen dem Abgas und der Zelle übertragen wird. Die Abgasflussrate wird aus dem von dem Luftdurchflussmesser 12 erfassten Wert erhalten. In Bezug auf die Zellengastemperatur wird empfohlen, dass die in der letzten Verarbeitung erlangte Zellengastemperatur oder die Zellengastemperatur an der Stromaufwärtszelle, die in der gegenwärtigen Verarbeitung erlangt wird, als die Zellengastemperatur verwendet wird. Diesbezüglich wird ein Verfahren zum Ermitteln der Zellengastemperatur später beschrieben. Ferner wird in Bezug auf die Temperatur der betreffenden Zelle empfohlen, dass die in der letzten Verarbeitung erlangte Zellengastemperatur als die Temperatur der betreffenden Zelle verwendet wird. Der Wärmeübertragungskoeffizient kann ein vorab bestimmter fester Wert oder ein der Abgasflussrate entsprechender Wert sein. Eine Relation zwischen der Zellengastemperatur, der Temperatur der betreffenden Zelle, der Abgasflussrate und dem Wärmeübertragungsbetrag Q1 wird vorab ermittelt. Dann wird die Relation beispielsweise als ein Kennfeld in dem Speicher 15 gespeichert, und der Wärmeübertragungsbetrag Q1 wird durch Verwenden des Kennfeldes ermittelt.
Ferner wird ein Betrag Q2 einer Wärmeübertragung von den Zellen, die an die Stromaufwärtsseite und die Stromabwärtsseite der betreffenden Zelle angrenzen, auf die betreffende Zelle ermittelt. Der Wärmeübertragungsbetrag Q2 wird erhalten aus: der Temperatur der Stromaufwärtszelle; der Temperatur der Stromabwärtszelle; der Temperatur der betreffenden Zelle; und dem Wärmeübertragungskoeffizienten, der anzeigt, mit welcher Leichtigkeit Wärme in dem SCRF 7 übertragen wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Temperatur der Zelle in der Reihenfolge ausgehend von der Stromaufwärtszelle ermittelt wird, und es wird empfohlen, dass ein Wert, der in der gegenwärtigen Verarbeitung erhalten wird, als die Temperatur der Stromaufwärtszelle verwendet wird. Es wird empfohlen, dass Werte, die in der letzten Verarbeitung erhalten werden, als die Temperatur der Stromabwärtszelle und die Temperatur der betreffenden Zelle verwendet werden. Es wird empfohlen, dass ein vorbestimmter fester Wert als der Wärmeübertragungskoeffizient verwendet wird. Eine Relation zwischen der Temperatur der Stromaufwärtszelle, der Temperatur der Stromabwärtszelle, der Temperatur der betreffenden Zelle und dem Wärmeübertragungsbetrag Q2 wird vorab ermittelt. Dann wird die Relation beispielsweise als ein Kennfeld in dem Speicher 15 gespeichert, und der Wärmeübertragungsbetrag Q2 wird durch Verwenden des Kennfeldes ermittelt.
Eine Gesamtsumme aus beiden, dem Wärmeübertragungsbetrag Q1 und dem Wärmeübertragungsbetrag Q2, welche auf die oben beschriebene Weise erhalten werden, wird berechnet. Auf diese Weise wird ein Gesamtbetrag von an die betreffende Zelle übertragener Wärme ermittelt. Als Nächstes wird aus der Gesamtsumme der an die betreffende Zelle übertragenen Wärme ein Temperaturanstiegswert der betreffenden Zelle berechnet. Bei dieser Berechnung wird empfohlen, dass die Gesamtsumme der an die betreffende Zelle übertragenen Wärme durch eine vorbestimmte Wärmekapazität der Zelle dividiert wird. Ferner wird der ermittelte Temperaturanstiegswert zu der Temperatur der betreffenden Zelle addiert, die in der letzten Verarbeitung berechnet wird. Auf diese Weise kann die Temperatur der betreffenden Zelle in der gegenwärtigen Verarbeitung ermittelt werden.
Als Nächstes wird eine Methode zum Ermitteln einer Zellengastemperatur, die zum Ermitteln der Temperatur jeder Zelle notwendig ist, beschrieben. Ein Grundgedanke zum Berechnen der Zellengastemperatur der betreffenden Zelle ist wie folgt: ein Temperaturabfall, der durch den Betrag Q1 einer Wärmeübertragung von dem durch die betreffende Zelle fließenden Gas auf die betreffende Zelle (welcher durch Dividieren des Wärmeübertragungsbetrags Q durch eine Wärmekapazität des Gases erhalten wird) bestimmt wird, wird von der Zellengastemperatur der Stromaufwärtszelle subtrahiert, wodurch die Zellengastemperatur der betreffenden Zelle berechnet wird. Mit anderen Worten wird die Zellengastemperatur der betreffenden Zelle aus dem Wärmeübertragungsbetrag Q1 und der Zellengastemperatur der Stromaufwärtszelle erhalten. Der Wärmeübertragungsbetrag Q1 und die Zellengastemperatur der Stromaufwärtszelle werden bereits in der gegenwärtigen Verarbeitung erhalten. Diesbezüglich wird in einem Fall, in dem sich eine Zelle nicht auf der Stromaufwärtsseite der betreffenden Zelle befindet, das heißt, die betreffende Zelle eine am weitesten stromaufwärts befindliche Zelle ist, empfohlen, dass ein von dem Abgastemperatursensor 9 erfasster Wert als die Zellengastemperatur der Stromaufwärtszelle verwendet wird. Eine Relation zwischen dem Wärmeübertragungsbetrag Q1, der Zellengastemperatur der Stromaufwärtszelle und der Zellengastemperatur der betreffenden Zelle wird vorab ermittelt. Dann wird die Relation beispielsweise als ein Kennfeld in dem Speicher 15 gespeichert, und die Zellengastemperatur der betreffenden Zelle wird durch Verwenden des Kennfeldes ermittelt.
Kurz gesagt, wird die Temperatur des SCRF 7 zu einem Wert, der der Temperatur und der Flussrate des in das SCRF 7 strömenden Abgases entspricht. Daher bedeutet die Verarbeitung in S11, dass: ein Schätzmodell zum Schätzen der Temperatur von SCRF 7 auf Grundlage der Temperatur und der Flussrate des Abgases in dem Speicher 15 gespeichert wird; und die Temperatur des SCRF 7 auf Grundlage des Schätzmodells geschätzt wird.
Diesbezüglich wurde oben beschrieben, dass die Temperatur des SCRF 7 unter der Annahme berechnet wird, dass das in dem SCRF 7 abgelagerte PM nicht verbrannt wird. Jedoch wird in einem Fall, in dem die Temperatur des SCRF 7 hoch ist und das PM verbrannt wird, die Temperatur des SCRF 7 auch durch den Brennwert verändert, der beim Verbrennen des PM erzeugt wird. Daher kann die Temperatur des SCRF 7 in Anbetracht des beim Verbrennen des PM erzeugten Brennwerts geschätzt werden. Ferner kann in dem in 6 gezeigten Prozess von S11 ein Temperatursensor in dem SCRF 7 vorgesehen sein, und ein von dem Temperatursensor erfasster Wert kann als die Temperatur des SCRF 7 erhalten werden.
Um auf die Beschreibung von 6 zurückzukommen, wird die jeweils aus dem Zugabeventil 5 zugegebene Zugabemenge des Harnstoffs pro Zeiteinheit erhalten (S12). Es wird empfohlen, dass die Zugabemenge des Harnstoffs zu einem Zugabemengenbefehlswert an das Zugabeventil 5 gemacht wird, der jeweils durch die ECU 1 selbst ermittelt wird.
Ein Index der jeweiligen Wirkung der Harnstoffablagerung auf den Differenzdruck wird auf Grundlage der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs zum jeweiligen Zeitpunkt (Bedingungen hinsichtlich der Absetzung der Harnstoffablagerung), welche in S11 und S12 erhalten werden, berechnet (S13). Der hier berechnete Wirkungsindex ist ein Veränderungsbetrag pro Zeiteinheit der abgelagerten Menge der jeweils in dem SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung, das heißt, ein Index, der einer Abscheidungsrate der Harnstoffablagerung entspricht. Mit anderen Worten ist der in S13 berechnete Wirkungsindex ein Index, der aufzeigt, mit welcher Leichtigkeit die Harnstoffablagerung jeweils in dem SCRF 7 abgelagert wird.
Hier zeigen 7 bis 9 eine Relation zwischen der Temperatur des SCRF 7 oder der Zugabemenge des Harnstoffs und dem Wirkungsindex. Die Harnstoffablagerung wird bei einer niedrigen Temperatur ohne Weiteres abgelagert, und wenn die Temperatur höher wird, zersetzt sich die Harnstoffablagerung. Daher, wie in 7 gezeigt, ist der Wirkungsindex in einem Bereich, in dem die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist, ein großer Wert, und mit höher werdender Temperatur des SCRF 7 wird der Wirkungsindex kleiner. Wenn ferner die Temperatur des SCRF 7 einigermaßen hoch ist, zersetzt sich die in dem SCRF 7 abgelagerte Harnstoffablagerung und verschwindet. Aus diesem Grund wird in 7 in einem Bereich, in dem die Temperatur des SCRF 7 größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist, der Wirkungsindex ein Minuswert, der anzeigt, dass die Harnstoffablagerung verschwindet. Wenn der Wirkungsindex auf einer Plusseite ein größerer Wert ist, zeigt der Wirkungsindex an, dass die abgelagerte Menge der Harnstoffablagerung, die in dem SCRF 7 abgelagert ist, größer ist, wohingegen, wenn der Wirkungsindex ein größerer Wert auf einer Minusseite ist, der Wirkungsindex anzeigt, dass die Menge der sich zersetzenden und verschwindenden Harnstofflagerung der in dem SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung größer ist.
Ferner, wie in 8 und 9 gezeigt, ist der Wirkungsindex größer, wenn die Zugabemenge des Harnstoffs größer ist. Dies liegt daran, dass dann, wenn die Zugabemenge des Harnstoffs größer ist, die erzeugte Menge eines Zwischenprodukts, das die Harnstoffablagerung bewirkt, größer ist. Ferner liegt dies an den folgenden Gründen: Wenn die Zugabemenge des Harnstoffs größer ist im Vergleich zu einem Fall, in dem die Zugabemenge des Harnstoffs geringer ist, wird leicht die Temperatur des SCRF 7 durch das dem SCRF 7 zugeführte Harnstoffwasser herabgesetzt, und daher wird durch die herabgesetzte Temperatur des SCRF 7 leicht die Harnstoffablagerung erzeugt.
In einem Vergleich zwischen 8 und 9 ist dann, wenn die Temperatur des SCRF 7 in 8 niedrig ist, ein Ausmaß eines Anstiegs des Wirkungsindexes bei einem Anstieg der Zugabemenge des Harnstoffs groß, wohingegen bei einer hohen Temperatur des SCRF 7 in 9 das Ausmaß des Anstiegs gering ist. Mit anderen Worten ist bei der gleichen Zugabemenge des Harnstoffwassers der Wirkungsindex dann, wenn die Temperatur des SCRF 7 in 8 niedrig ist, größer als der Wirkungsindex, wenn die Temperatur des SCRF 7 in 9 hoch ist. Dies liegt daran, wie in 7 beschrieben, dass die Harnstoffablagerung leicht erzeugt wird, wenn die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist. Diesbezüglich kann der Wirkungsindex auch in 8 und 9 zu einem Minuswert werden. Beispielsweise wird dann, wenn die Zugabemenge des Harnstoffs gering ist, die Menge der sich zersetzenden und verschwindenden Harnstoffablagerung der bereits auf dem SCRF 7 abgeschiedenen Harnstoffablagerung durch die Wirkung der Temperatur des SCRF 7 größer als die Menge der neu auf dem SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung. In diesem Fall wird der Wirkungsindex ein Minuswert.
In dem Prozess von S13 wird eine Relation zwischen der Temperatur des SCRF 7, der Zugabemenge des Harnstoffs und dem Wirkungsindex vorab ermittelt und als ein Kennfeld 101 (siehe 6) in dem Speicher 15 gespeichert. Dann wird aus dem Kennfeld 101 und der Temperatur des SCRF 7 sowie der Zugabemenge des Harnstoffs, welche in S11 und S12 ermittelt werden, jeweils der Wirkungsindex entsprechend der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs berechnet. Das Kennfeld 101 entspricht einer Integration der von 7 bis 9 gezeigten Relationen.
Nach Durchführen des Prozesses von S13 wird als Nächstes der jeweils in S13 erhaltene Wirkungsindex integriert (S14). Mit anderen Worten wird der in S13 zum gegenwärtigen Zeitpunkt erhaltene Wirkungsindex zu einem integrierten Wert des in S14 letztmalig erhaltenen Wirkungsindexes addiert, wodurch ein integrierter Wert des Wirkungsindexes zum gegenwärtigen Zeitpunkt ermittelt wird. Dieser integrierte Wert des Wirkungsindexes entspricht der integrierten Menge der am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung. Der in S14 erhaltene integrierte Wert des Wirkungsindexes wird zu einem Ausgabewert in dem in 5 gezeigten Prozess von S1 gemacht. Diesbezüglich wird der integrierte Wert des Wirkungsindexes zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert variiert, wobei zum Beispiel der untere Grenzwert null ist, der obere Grenzwert ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 100) ist.
Hier ist 10 ein Graph, der eine auf die Zeit bezogene Veränderung des Wirkungsindexes anzeigt, welche in dem Prozess von S13 (dem in 6 gezeigten Prozess) erhalten wird. Genauer gesagt, ist eine Veränderung der Temperatur des SCRF 7 bezogen auf die Zeit in einem oberen Graphen gezeigt, wohingegen die Veränderung des Wirkungsindexes bezogen auf die Zeit in einem unteren Graphen auf eine Weise gezeigt ist, die der Veränderung der Temperatur des SCRF 7 bezogen auf die Zeit entspricht. Diesbezüglich zeigt ein Bezugszeichen „m“ in 10 den Wirkungsindex an, der in dem in 6 gezeigten Prozess von S13 berechnet wird. Wenn in einem in 10 gezeigten Beispiel die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist, wird der Wirkungsindex (integrierter Wert) allmählich mit dem Zeitablauf erhöht, und ein erhöhter Betrag pro Zeiteinheit (der jeweilige Wirkungsindex m) ist größer als dann, wenn die Temperatur des SCRF 7 mittelhoch oder hoch ist. Wenn ferner die Temperatur des SCRF 7 mittelhoch ist, wird der Wirkungsindex (integrierter Wert) allmählich mit dem Zeitablauf erhöht, doch ist der erhöhte Betrag pro Zeiteinheit geringer als dann, wenn die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist. Wenn weiterhin die Temperatur des SCRF 7 hoch ist, wird der Wirkungsindex (integrierter Wert) allmählich mit dem Zeitablauf verringert. Auf diese Weise wird der integrierte Wert des Wirkungsindexes nicht kontinuierlich und monoton mit dem Zeitablauf erhöht, sondern wird in einer Anstiegsrate verändert oder im Gegenteil verringert, je nach den Bedingungen der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs.
Diesbezüglich wird ein Startpunkt (Nullpunkt) der Integration des Wirkungsindexes in 10, mit anderen Worten ein Zeitpunkt, zu dem die Berechnung des Wirkungsindexes von S13 und die Integration des Wirkungsindexes von S14, welche in 6 gezeigt sind, gestartet werden, als ein Zeitpunkt angenommen, zu dem die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM von S4 oder die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung von S5, welche in 5 gezeigt sind und später beschrieben werden, durchgeführt werden. Mit anderen Worten wird in dem Prozess von S 1 der integrierte Wert des Wirkungsindexes ab dem Zeitpunkt, zu dem die Temperaturerhöhung von S4 oder S5 letztmalig durchgeführt wird, bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet. Der Grund dafür ist, dass dann, wenn die Temperaturerhöhung durchgeführt wird, der in dem SCRF 7 abgelagerte Harnstoff entfernt wird und damit der Wirkungsindex auf null zurückgesetzt wird.
Auf diese Weise wird in 6 der Wirkungsindex aus der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs zum jeweiligen Zeitpunkt ermittelt; anders ausgedrückt, wird der Wirkungsindex auf Grundlage einer Temperaturentwicklung des SCRF 7 und einer Entwicklung der Zugabemenge des Harnstoffs ermittelt.
Im Übrigen wird die Harnstoffablagerung nicht nur von der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs beeinflusst, sondern auch von einer NOx-Reinigungsrate in dem SCRF 7 und einer kürzlichen Maschinenstoppzeit. Folglich kann der Wirkungsindex unter Berücksichtigung nicht nur der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs, sondern auch der NOx-Reinigungsrate in dem SCRF 7 und der Maschinenstoppzeit ermittelt werden, wie später beschrieben wird.
Zuerst wird ein Verfahren zum Berechnen des Wirkungsindexes unter Berücksichtigung der NOx-Reinigungsrate beschrieben. Wenn die Harnstoffablagerung am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagert ist, wie in 2 gezeigt, wird ein Bereich, in dem das Abgas in dem SCRF 7 strömt, durch die Absetzung der Harnstoffablagerung verengt, und infolgedessen ist die NOx-Reinigungsrate geringer als erwartet. Umgekehrt kann in einem Fall, in dem die NOx-Reinigungsrate geringer ist als erwartet, davon ausgegangen werden, dass die Wirkung der Harnstoffablagerung groß ist. Basierend auf dieser Überlegung wird der aus der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs ermittelte Wirkungsindex gemäß der NOx-Reinigungsrate korrigiert.
11 ist ein Blockdiagramm, in dem ein Prozess, der eine Korrektur durch die NOx-Reinigungsrate betrifft, zu jedem in 6 gezeigten Prozess hinzugefügt wird. In 11 wird die jeweilige NOx-Reinigungsrate in dem SCRF 7 erhalten (S15). Die NOx-Reinigungsrate wird auf die folgende Weise ermittelt: eine in das SCRF 7 strömende NOx-Menge B1 und eine aus dem SCRF 7 herausströmende NOx-Menge B2 werden erhalten; und eine Differenz zwischen der NOx-Menge B1 und der NOx-Menge B2 wird durch die in das SCRF 7 strömende NOx-Menge B1 dividiert; mit anderen Worten wird NOx-Reinigungsrate = (B1 - B2)/B 1 gerechnet. Dabei kann die in das SCRF 7 strömende NOx-Menge B1 beispielsweise aus dem von dem stromaufwärtigen NOx-Sensor 10 erfassten Wert ermittelt werden oder kann aus den Maschinenbetriebsbedingungen (Drehzahl der Maschine, Maschinenlast und dergleichen) geschätzt werden. Ferner wird die aus dem SCRF 7 strömende NOx-Menge B2 beispielsweise aus dem vom stromabwärtigen NOx-Sensor 11 erfassten Wert ermittelt. In einem Fall, in dem die in das SCRF 7 strömende NOx-Menge B1 aus den Maschinenbetriebsbedingungen geschätzt wird, wird die Drehzahl der Maschine als die Maschinenbetriebsbedingung vom Drehzahlsensor 13 erlangt. Es wird empfohlen, dass die Maschinenlast ein Befehlswert einer Kraftstoffeinspritzmenge an den Injektor ist, der von der ECU1 selbst auf Grundlage des von dem Fahrpedalsensor 14 erfassten Wertes (Betätigungsbetrags des Fahrpedals) sowie der Drehzahl der Maschine eingestellt wird. Eine Relation zwischen der Maschinenbetriebsbedingung und der in das SCRF 7 strömenden NOx-Menge B1 wird vorab ermittelt und wird als ein Kennfeld in dem Speicher 15 gespeichert. Dann kann die in das SCRF 7 strömende NOx-Menge B1 auf Grundlage des Kennfeldes erhalten werden.
Als Nächstes wird ein Korrekturterm (Korrekturfaktor) zum Korrigieren des in den Prozessen von S11 bis S14 erhaltenen Wirkungsindexes auf Grundlage der NOx-Reinigungsrate berechnet (S16). Diesbezüglich ist der Korrekturterm ein Faktor, mit dem der Wirkungsindex multipliziert wird, um den Wirkungsindex auf einer Zunahmeseite zu korrigieren, und wird auf einen Wert von nicht weniger als 1 eingestellt. In einem Fall, in dem der Korrekturterm = 1, wird der Wirkungsindex nicht korrigiert.
Hier zeigt 12 eine Relation zwischen der NOx-Reinigungsrate und dem Korrekturterm. In 12 zeigt eine Linie 103 die Relation, wenn die Temperatur des SCRF 7 hoch ist, und eine Linie 104 zeigt die Relation, wenn die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist. Ferner zeigt 13 eine Relation zwischen der Temperatur des SCRF 7 und einem NOx-Reinigungsvermögen in dem SCRF 7 (NOx-Reinigungsrate). Wie in 13 gezeigt, ist der Aktivitätsgrad des Katalysators in dem SCRF 7 in einem Bereich niedrig, in dem die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist (Bereich nicht über einer Temperatur T1), somit ist das NOx-Reinigungsvermögen niedrig. Wenn ferner die Temperatur des SCRF 7 in einem gewissen Umfang erhöht wird, wird der Aktivitätsgrad des Katalysators erhöht und folglich wird das NOx-Reinigungsvermögen erhöht. Wenn jedoch die Temperatur des SCRF 7 zu hoch ist (Bereich nicht unter einer Temperatur T2), nimmt das NOx-Reinigungsvermögen ab.
Wenn die Temperatur des SCRF 7 hoch ist (in dem in 13 gezeigten Beispiel liegt die Temperatur zwischen T1 und T2), steht zu erwarten, dass das NOx-Reinigungsvermögen normalerweise hoch ist. Jedoch ist in einem Fall, in dem zwar die Temperatur des SCRF 7 hoch ist, doch eine tatsächliche NOx-Reinigungsrate niedrig ist, davon auszugehen, dass die NOx-Reinigungsrate durch die Wirkung der in dem SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung verringert wird. Ferner ist davon auszugehen, dass dann, wenn die NOx-Reinigungsrate niedriger ist, das Ausmaß der Wirkung der in dem SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung auf die NOx-Reinigungsrate höher ist. Angesichts dieser Überlegung wird dann, wenn die NOx-Reinigungsrate niedriger ist, der Korrekturterm in der in 12 gezeigten Linie 103 vergrößert. Dagegen wird in einem Fall, in dem dann, wenn die Temperatur des SCRF 7 hoch ist, die NOx-Reinigungsrate hoch ist, davon ausgegangen, dass das NOx-Reinigungsvermögen ursprünglich hoch ist (siehe 13) und dass die in dem SCRF 7 abgelagerte Menge der Harnstoffablagerung nicht so groß ist wie erforderlich, um den aus der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs erhaltenen Wirkungsindex zu korrigieren. Folglich wird in der Linie 103 der Korrekturterm in einem Bereich, in dem die NOx-Reinigungsrate nicht geringer ist als ein gegebener Wert, mit 1 angesetzt.
Wenn ferner die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist (in 13 Temperatur T1 oder niedriger), ist die NOx-Reinigungsrate ursprünglich niedrig. Folglich kann, wenn eine tatsächliche NOx-Reinigungsrate gering ist, nicht bestimmt werden, dass die Wirkung der Harnstoffablagerung auf die NOx-Reinigungsrate groß ist. Aus diesem Grund wird der Korrekturterm in der in 12 gezeigten Linie 104 auf einen kleineren Wert eingestellt als in der Linie 103.
In einem Prozess von S16 wird die in 12 gezeigte Relation, das heißt, die Relation zwischen der Temperatur des SCRF 7 und der NOx-Reinigungsrate und dem Korrekturterm, vorab ermittelt und als ein Kennfeld 102 (s. 11) in dem Speicher 15 gespeichert. Dann wird der Korrekturterm auf Grundlage des Kennfelds 102 sowie der Temperatur des SCRF 7 und der NOx-Reinigungsrate, welche in den Prozessen von S11 und S 15 erhalten werden, berechnet. Diesbezüglich sind in 12 zwei Beispiele gezeigt für die Relation, wenn die Temperatur des SCRF 7 hoch ist, was durch die Linie 103 dargestellt wird, und die Relation, wenn die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist, was durch die Linie 104 dargestellt wird. Jedoch ist das Kennfeld 102 ein Kennfeld, in dem die Relation zwischen der NOx-Reinigungsrate und dem Korrekturterm für zwei oder mehr Bereiche der Temperatur des SCRF 7 eingestellt ist. Diesbezüglich ist in einem Fall, in dem die NOx-Reinigungsrate niedrig ist, wenn die Temperatur des SCRF 7 hoch ist, die Notwendigkeit einer Korrektur des Wirkungsindexes besonders hoch. Folglich wird auch empfohlen: dass das Kennfeld 102 nur aus der in 12 gezeigten Linie 103 gebildet wird; dass in einem Fall, in dem die in S11 erhaltene Temperatur des SCRF 7 nicht geringer ist als ein vorbestimmter Wert, der Korrekturterm von S16 berechnet wird und eine Korrektur durch S 17, welche später beschrieben wird, durchgeführt wird; und dass in einem Fall, in dem die in S11 erhaltene Temperatur des SCRF 7 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, die Prozesse von S16 und S 17 weggelassen werden.
Nach der Berechnung des Korrekturterms in dem Prozess von S16 wird als Nächstes durch Multiplizieren des in dem Prozess von S14 erhaltenen Wirkungsindexes mit dem Korrekturterm der Wirkungsindex korrigiert (S17). Auf diese Weise ist es möglich, den Wirkungsindex zu erhalten, der nicht nur die Temperatur des SCRF 7 und die Zugabemenge des Harnstoffs, sondern auch die NOx-Reinigungsrate berücksichtigt. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem die Temperatur des SCRF 7 hoch ist und die NOx-Reinigungsrate niedrig ist, der Wirkungsindex in einer zunehmenden Richtung korrigiert. Der Wirkungsindex nach Korrektur wird in dem in 5 gezeigten Prozess von S1 zu einem Ausgangswert gemacht.
Als Nächstes wird die Berechnung des Wirkungsindexes beschrieben, der eine kürzliche Maschinenstoppzeit berücksichtigt. Wenn die Maschine 2 gestoppt wird, wird die Temperatur des SCRF 7 verringert. Wenn die Maschinenstoppzeit länger ist, das heißt, ein Zustand länger anhält, in dem die Temperatur des SCRF 7 verringert wird, wird die Harnstoffablagerung leichter erzeugt. Folglich wird der aus der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs ermittelte Wirkungsindex gemäß der kürzlichen Maschinenstoppzeit korrigiert.
Konkret, wie in 14 gezeigt, wird die kürzliche Maschinenstoppzeit erhalten (S18). Die ECU1 hat eine Uhr, und jedes Mal, wenn die Maschine 2 gestoppt wird, berechnet die ECU1 die Maschinenstoppzeit, welche die Zeit ist, die ab dem Zeitpunkt, zu dem die Maschine 2 gestoppt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Maschine als Nächstes gestartet wird, verstreicht, und speichert die Maschinenstoppzeit in dem Speicher 15. In dem Prozess von S18 wird die in dem Speicher 15 gespeicherte Maschinenstoppzeit ausgelesen.
Als Nächstes wird ein Korrekturterm (Korrekturfaktor) zum Korrigieren des in den Prozessen von S11 bis S 14 erhaltenen Wirkungsindexes auf Grundlage der Maschinenstoppzeit berechnet (S19). Wie im Fall des in S16 berechneten Korrekturfaktors, ist auch dieser Korrekturterm ein Faktor, mit dem der Wirkungsindex multipliziert wird, um den Wirkungsindex auf einer Zunahmeseite zu korrigieren, und wird auf einen Wert von nicht unter 1 eingestellt.
Hier zeigt 15 eine Relation zwischen der Maschinenstoppzeit und dem Korrekturterm. Wie in 15 gezeigt, ist der Korrekturterm 1 oder ein Wert nahe 1 in einem Bereich, in dem die Maschinenstoppzeit kurz ist, doch steigt der Korrekturterm rasch an, wenn die Maschinenstoppzeit länger wird. Dies hat den folgenden Grund: In einem Fall, in dem die Maschinenstoppzeit kurz ist - der Maschinenstopp beispielsweise durch eine Leerlauf-Stopp-Funktion zum automatischen Stoppen der Maschine, um eine Ampel abzuwarten, bewirkt wird - wird die Harnstoffablagerung während des Stoppens der Maschine kaum erzeugt; dagegen in einem Fall, in dem die Maschinenstoppzeit lang ist - das Fahrzeug beispielsweise eine ganze Nacht gestoppt wird - kann selbst dann, wenn die Menge des Harnstoffs, die dem SCRF 7 aus dem Zugabeventil 5 vor dem Stoppen der Maschine zugegeben wird und die in dem SCRF 7 verbleibt, eine so geringe zugegebene Menge Harnstoff ist, dass sie sich nicht verfestigt, wenn die Maschine gestartet wird, der Fall vorliegen, dass sich der Harnstoff verfestigt, wenn ein Zustand, in dem die Temperatur des SCRF 7 niedrig ist, für eine lange Zeit anhält. Dann wird aus dem Differenzdruck vor und nach dem SCRF 7 bei Beendigung des Maschinenstopps (Starten der Maschine) ein Wert gemacht, der gegenüber dem Differenzdruck vor dem Maschinenstopp um einen Betrag erhöht ist, welcher der abgelagerten Menge der während des Maschinenstopps erzeugten Harnstoffablagerung entspricht. Dieser erhöhte Betrag entspricht dem in 15 gezeigten Korrekturterm.
In einem Prozess von S 19 wird die in 15 gezeigte Relation vorab ermittelt und als ein Kennfeld 105 (siehe 14) in dem Speicher 15 gespeichert. Dann wird der Korrekturterm auf Grundlage des Kennfeldes 105 und der in S 18 erhaltenen Maschinenstoppzeit ermittelt.
Als Nächstes wird der im Prozess von S14 erhaltene Wirkungsindex mit dem im Prozess von S19 ermittelten Korrekturterm multipliziert, wodurch der Wirkungsindex korrigiert wird (S20). Durch diesen Prozess kann der Wirkungsindex erhalten werden, der nicht nur die Temperatur des SCRF 7 und die Zugabemenge des Harnstoffs, sondern auch die kürzliche Maschinenstoppzeit berücksichtigt. Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem die Maschinenstoppzeit lang ist, der Wirkungsindex in einer zunehmenden Richtung korrigiert. Der Wirkungsindex nach der Korrektur wird in dem in 5 gezeigten Prozess von S1 zu einem Ausgangswert gemacht.
Diesbezüglich wird, soweit die in S 15 erhaltene Maschinenstoppzeit die Maschinenstoppzeit für einen zum gleichen Zeitpunkt bewirkten Maschinenstopp ist, die Korrektur des Wirkungsindexes, welche in S20 auf Grundlage der Maschinenstoppzeit erfolgt, nur einmal getätigt. Mit anderen Worten wird beispielsweise in einem Fall, in dem die Maschine zu einem Zeitpunkt t1 gestoppt wird, die Korrektur des Wirkungsindexes, welche in S20 auf Grundlage der Maschinenstoppzeit für den Maschinenstopp erfolgt, nur einmal getätigt. Sodann wird die Korrektur des Wirkungsindexes, welche in S20 auf Grundlage der Maschinenstoppzeit für den Maschinenstopp erfolgt, auch in einem Fall, in dem die Maschine zu einem anderen Zeitpunkt t2 gestoppt wird, nur einmal getätigt.
Ferner ist in einem Fall des auf der Leerlauf-Stopp-Funktion beruhenden Maschinenstopps die Maschinenstoppzeit sehr kurz, und während des Maschinenstopps wird die Harnstoffablagerung kaum erzeugt. Aus diesem Grund kann die Korrektur des Wirkungsindexes in den Prozessen von S18 bis S20 mit Ausnahme des Maschinenstopps durch die Leerlauf-Stopp-Funktion erfolgen und unter Berücksichtigung lediglich des Maschinenstopps, wenn der Schlüssel des Fahrzeugs abgezogen ist. In diesem Fall wird in dem Prozess von S18 die Maschinenstoppzeit in dem kürzlichen Maschinenstopp desjenigen Maschinenstopps erhalten, bei dem der Schlüssel der Maschine abgezogen ist. Diesbezüglich ist selbst in einem Fall, in dem die Korrektur des Wirkungsindexes auch unter Berücksichtigung des auf der Leerlauf-Stopp-Funktion basierenden Maschinenstopps erfolgt, der auf der Leerlauf-Stopp-Funktion basierende Maschinenstopp sehr kurz, und folglich beträgt der in S19 berechnete Korrekturterm 1, so dass die Korrektur des Wirkungsindexes im Wesentlichen entfallen kann.
Diesbezüglich kann entweder nur die Korrektur des Wirkungsindexes basierend auf der NOx-Reinigungsrate oder die Korrektur des Wirkungsindexes basierend auf der Maschinenstoppzeit erfolgen oder beide können erfolgen. In einem Fall, in dem beide erfolgen, wird beispielsweise der in S14 berechnete Wirkungsindex sowohl mit dem in 11 gezeigten, in S16 berechneten Korrekturterm als auch mit dem in 14 gezeigten, in S19 berechneten Korrekturterm multipliziert. Alternativ wird auch empfohlen: dass ein Kennfeld zum Integrieren des in 11 gezeigten Kennfeldes 102 und des in 14 gezeigten Kennfeldes 105, mit anderen Worten ein Kennfeld, das eine Relation zwischen der Temperatur des SCRF 7, der NOx-Reinigungsrate, der Maschinenstoppzeit und dem Korrekturterm anzeigt, ermittelt und in dem Speicher 15 gespeichert wird; dass dann ein Korrekturterm, welcher der Temperatur des SCRF 7, der NOx-Reinigungsrate und der Maschinenstoppzeit entspricht, auf Grundlage dieses Kennfeldes berechnet wird; und dass dann der Wirkungsindex auf Grundlage dieses Korrekturterms korrigiert wird.
Auf diese Weise kann der Wirkungsindex mit hoher Genauigkeit durch Berücksichtigen nicht nur der Temperatur des SCRF 7 und der Zugabemenge des Harnstoffs, sondern auch der NOx-Reinigungsrate und der Maschinenstoppzeit erhalten werden.
Dies ist der Inhalt des in 5 gezeigten Prozesses von S1. Diesbezüglich entspricht die ECU1 zum Durchführen des Prozesses von S1 einem Indexerfassungsteil. Ferner entspricht die ECU1 zum Durchführen des Prozesses von S11 einem Temperaturerlangungsteil. Zum Durchführen des Prozesses von S12 entspricht die ECU1 einem Zugabemengenerlangungsteil. Zum Durchführen des Prozesses von S13 entspricht die ECU1 einem Berechnungsteil. Zum Durchführen des Prozesses von S14 entspricht die ECU1 einem Integrationsteil. Zum Durchführen des Prozesses von S15 entspricht die ECU1 einem Reinigungsratenerlangungsteil. Zum Durchführen der Prozesse von S16 und S17 entspricht die ECU1 einem Korrekturteil. Zum Durchführen des Prozesses von S18 entspricht die ECU1 einem Stoppzeiterlangungsteil. Zum Durchführen der Prozesse von S19 und S20 entspricht die ECU1 einem Korrekturteil.
Um auf die Beschreibung von 5 zurückzukommen, wird der Differenzdruck vor und nach dem SCRF 7 von dem Differenzdrucksensor 8 erlangt (S2). Nach dem Erlangen des Wirkungsindexes und des Differenzdrucks in S1 und S2 wird als Nächstes bestimmt, ob die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM oder die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird (S3). Konkret wird eine Verarbeitung eines in 16 gezeigten Flussdiagramms durchgeführt.
In 16 wird zunächst bestimmt, ob der in dem Prozess von S2 erhaltene Differenzdruck nicht geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (S31). Diesbezüglich wird selbst in einem Fall, in dem die gleiche Menge PM abgelagert wird, der Differenzdruck gemäß der Flussrate des durch das SCRF 7 hindurchtretenden Abgases variiert, und konkret wird der Differenzdruck größer, wenn die Flussrate größer ist. Daher wird in S31 zum Ausschließen einer Wirkung der Flussrate des Abgases auf den Differenzdruck beispielsweise der Schwellenwert gemäß der Flussrate des Abgases eingestellt. Der Schwellenwert wird auf einen größeren Wert eingestellt, wenn die Flussrate des Abgases größer ist. Die Flussrate des Abgases wird durch den Luftdurchflussmesser 12, den Abgastemperatursensor 9 auf der Stromaufwärtsseite des SCRF 7 und den Differenzdrucksensor 8 erlangt. Dann wird der Differenzdruck mit dem Schwellenwert gemäß der Flussrate des Abgases verglichen. Alternativ wird auch empfohlen, dass der von dem Differenzdrucksensor 8 erfasste Wert in einen Differenzdruck pro Flussrateneinheit auf Grundlage der Flussrate des Abgases umgewandelt wird und dass der Differenzdruck pro Flussrateneinheit mit dem Schwellenwert verglichen wird. Diesbezüglich entspricht die ECU1 zum Durchführen des Prozesses von S31 einem Bestimmungsteil.
In einem Fall, in dem der Differenzdruck geringer ist als der Schwellenwert (S31: NEIN), wird die Verarbeitung des in 16 gezeigten Flussdiagramms in einen Standby-Modus versetzt, bis der Differenzdruck nicht mehr geringer ist als der Schwellenwert. In einem Fall, in dem der Differenzdruck nicht mehr geringer ist als der Schwellenwert (S31: JA), wird als Nächstes bestimmt, ob der in dem Prozess von S1 erhaltene Wirkungsindex nicht kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert. In einem Fall, in dem der Wirkungsindex kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert (S32: NEIN), wird unter der Annahme, dass eine Wirkung der Absetzung der Harnstoffablagerung auf den Differenzdruck gering ist und dass die Aufschlüsselung des Differenzdrucks die in 3 gezeigte linke Aufschlüsselung ist, bestimmt, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird (S34). Dann wird die in 16 gezeigte Verarbeitung beendet.
Dagegen wird in einem Fall, in dem der in dem Prozess von S1 erhaltene Wirkungsindex nicht kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert (S32: JA), unter der Annahme, dass die Wirkung der Absetzung der Harnstoffablagerung auf den Differenzdruck groß ist und die Aufschlüsselung des Differenzdrucks die in 3 gezeigte rechte Aufschlüsselung ist, bestimmt, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird (S33). Dann wird die in 16 gezeigte Verarbeitung beendet.
Um auf 5 zurückzukommen, wird nur entweder die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM (S4) oder die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung (S5) auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung von S3 durchgeführt. Konkret wird in einem Fall, in dem in S34, in 16 gezeigt, bestimmt wird, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird, die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt (S4). Bei dieser Temperaturerhöhung wird beispielsweise eine Nacheinspritzung oder eine nachträgliche Einspritzung nach einer Haupteinspritzung zum Erhalten eines Drehmoments der Maschine 2 durchgeführt. Hier ist die Nacheinspritzung eine Kraftstoffeinspritzung, bei der eine geringe Menge Kraftstoff unmittelbar nach der Haupteinspritzung zu dem Zweck eingespritzt wird, die Temperatur des Abgases zu erhöhen. Die nachträgliche Einspritzung ist eine Kraftstoffeinspritzung, bei der eine geringe Menge Kraftstoff unmittelbar vor dem Öffnen des Auslassventils eingespritzt wird, um dem Abgasrohr 3 unverbrannten Kraftstoff zuzuführen. Ferner wird auch empfohlen, dass ein Kraftstoffzugabeventil zum Zugeben des Kraftstoffs auf der Stromaufwärtsseite des Oxidationskatalysators 4 des Abgasrohrs 3 vorgesehen wird und dass der unverbrannte Kraftstoff durch das Kraftstoffzugabeventil unmittelbar in das Abgasrohr 3 zugegeben wird.
Der unverbrannte Kraftstoff wird dem Oxidationskatalysator 4 durch die Nacheinspritzung, die nachträgliche Einspritzung oder die Kraftstoffzugabe durch das Kraftstoffzugabeventil zugegeben und am Oxidationskatalysator 4 oxidiert, wodurch die Temperatur des Abgases erhöht wird. Wenn das in seiner Temperatur erhöhte Abgas in das SCRF 7 strömt, wird die Temperatur des SCRF 7 erhöht. Eine Zieltemperatur der Temperatur des SCRF 7 wird dann, wenn die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird, auf eine höhere Temperatur eingestellt als eine Zieltemperatur der Temperatur des SCRF 7, wenn die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung, welche später beschrieben wird, durchgeführt wird, und konkret eine Temperatur (etwa 600 bis 700°C), bei der das PM verbrannt und entfernt wird. Während die ECU 1 die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchführt, überwacht die ECU 1 die Temperatur des SCRF 7 und regelt die Menge der nachträglichen Einspritzung oder dergleichen derart, dass die Temperatur des SCRF 7 zur Zieltemperatur wird. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem die Temperatur des SCRF 7 niedriger ist als die Zieltemperatur, die Menge des durch die nachträgliche Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs erhöht; dagegen wird in einem Fall, in dem die Temperatur des SCRF 7 höher ist als die Zieltemperatur, die Menge des durch die nachträgliche Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs verringert. Diesbezüglich wird empfohlen, dass die Temperatur des SCRF 7 auf die gleiche Weise überwacht (erhalten) wird wie der in 11 gezeigte Prozess von S 11. Ferner korreliert die Temperatur des SCRF 7 mit der Temperatur des Abgases, also wird empfohlen, die Einspritzmenge derart zu regeln, dass der von dem Abgastemperatursensor 9 erfasste Wert zur Zieltemperatur wird. Auf diese Weise ist es durch Durchführen der Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM bei gleichzeitiger Überwachung der Temperatur des SCRF 7 möglich zu verhindern, dass die Temperatur des SCRF 7 zu stark erhöht und daher der SCRF 7 durch Hitze geschmolzen wird, da die Temperatur des SCRF 7 zu stark erhöht wird.
Ferner kann die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM kontinuierlich für eine vorbestimmte feste Zeit (zum Beispiel 20 bis 30 Minuten) durchgeführt werden oder kann kontinuierlich durchgeführt werden, bis der von dem Differenzdrucksensor 8 erfasste Wert kleiner wird als ein vorbestimmter Wert (ein Wert, der kleiner ist als der in 16 gezeigte Schwellenwert von S31). Eine Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM kontinuierlich durchgeführt wird, ist länger als eine Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung kontinuierlich durchgeführt wird.
Auf diese Weise kann das in dem SCRF 7 abgelagerte PM durch Durchführen der Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM verbrannt und entfernt werden. Zusätzlich wird die Harnstoffablagerung bei einer niedrigeren Temperatur verbrannt als das PM, also kann die Harnstoffablagerung auch verbrannt und entfernt werden.
Dagegen wird in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung in S33 von 16 durchgeführt wird, die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt (S5). Auch wird bei der Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung, wie im Fall der Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM, beispielsweise die Nacheinspritzung, die nachträgliche Einspritzung oder die Kraftstoffzugabe durch das Kraftstoffzugabeventil durchgeführt. Jedoch sind die Zieltemperatur der Temperatur des SCRF 7 und die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, verschieden von jenen bei der Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM. Konkret wird eine Zieltemperatur der Temperatur des SCRF 7, wenn die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, auf eine niedrigere Temperatur eingestellt als die Zieltemperatur, wenn die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird, konkret eine Temperatur, bei der das PM nicht verbrannt und entfernt werden muss, und bei der die Harnstoffablagerung verbrannt und entfernt wird (zum Beispiel etwa 350 bis 400°C).
Bei der Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung ist es kaum denkbar, dass die Temperatur des SCRF 7 zu stark erhöht wird, also wird beispielsweise die durch die nachträgliche Einspritzung oder dergleichen eingespritzte Kraftstoffmenge auf einen festen Wert eingestellt, der für jede Betriebsbedingung derart vorab bestimmt wird, dass die Temperatur des SCRF 7 zur Zieltemperatur wird. Mit anderen Worten wird, während die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, die Temperatur des SCRF 7 nicht überwacht und die durch die nachträgliche Einspritzung oder dergleichen eingespritzte Kraftstoffmenge wird nicht auf Grundlage der Temperatur des SCRF 7 überwacht. Diesbezüglich kann, wie im Fall der Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM, während die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, die Temperatur des SCRF 7 überwacht werden und die eingespritzte Kraftstoffmenge kann derart geregelt werden, dass die Temperatur des SCRF 7 zur Zieltemperatur wird.
Ferner wird die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, auf eine kürzere Zeit eingestellt als die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird (zum Beispiel etwa 5 bis 10 Minuten). Mit anderen Worten wird die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung kontinuierlich für eine vorbestimmte feste Zeit durchgeführt, die kürzer ist als die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt, und wird dann beendet. Diesbezüglich kann die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, auf eine Zeit eingestellt werden, die dem Wirkungsindex entspricht, oder kann konkret auf eine längere Zeit eingestellt werden, wenn der Wirkungsindex größer ist. Selbst in einem Fall, in dem die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, gemäß dem Wirkungsindex eingestellt wird, wird die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, auf eine Zeit eingestellt, die kürzer ist als die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird. Auf diese Weise kann, wenn die Dauer, in der die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, gemäß dem Wirkungsindex eingestellt ist, verhindert werden, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung beendet wird, bevor die in dem SCRF 7 abgelagerte Harnstoffablagerung vollständig verbrannt und entfernt ist, und es kann verhindert werden, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung vergeblich kontinuierlich durchgeführt wird, obwohl die Harnstoffablagerung vollständig verbrannt und entfernt ist. Auf diese Weise wird die in dem SCRF 7 abgelagerte Harnstoffablagerung verbrannt und entfernt, wenn die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird.
Diesbezüglich entspricht die ECU1 zum Durchführen der Prozesse von S32, S33, S34 und S4 einem ersten Regenerationssteuerungsteil. Die ECU1 entspricht zum Durchführen der Prozesse von S32, S33 und S5 einem zweiten Regenerationssteuerungsteil.
Ferner entspricht die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM einer ersten Regenerationsbehandlung, und die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung entspricht einer zweiten Regenerationsbehandlung.
Hier zeigt 17 die Funktionsweise der vorliegenden Ausführungsform und zeigt Zeitdiagramme jeweiliger Parameter, die die Regenerationsbehandlung des SCRF 7 betreffen. Im Einzelnen zeigt 17, von oben, ein Zeitdiagramm des Differenzdrucks vor und nach dem SCRF 7 ((a)), ein Zeitdiagramm der PM-Menge in dem SCRF 7 ((b)), ein Zeitdiagramm des Differenzdrucks, der durch die am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagerte Harnstoffablagerung bewirkt wird (Wirkungsindex) ((c)), ein Zeitdiagramm der Temperatur des SCRF 7 ((d)) und ein Zeitdiagramm der für den Temperaturanstieg eingespritzten Kraftstoffmenge ((e)). Ferner zeigen gestrichelte Linien in 17 die vorliegende Ausführungsform, wohingegen durchgezogene Linien einen Stand der Technik zeigen.
Wie in 17 gezeigt, wird im Stand der Technik, wie durch die durchgezogenen Linien in 17(d) und (e) gezeigt, in einem Fall, in dem der Differenzdruck den Schwellenwert erreicht, immer die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt, wohingegen in der vorliegenden Ausführungsform der Wirkungsindex der am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung überprüft wird, bevor die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM durchgeführt wird. In einem Fall, in dem der Wirkungsindex den vorbestimmten Wert erreicht (siehe 17(c)) wird anstelle der Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt (siehe gestrichelte Linien in 17(d) und (e)). Wenn die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, wird zwar nicht die PM-Menge in dem SCRF 7 verringert (siehe eine gestrichelte Linie in 17(b)), doch wird der durch die Harnstoffablagerung bewirkte Differenzdruck verringert (siehe 17(c)). Infolgedessen wird der durch die gestrichelte Linie in 17(a) gezeigte Differenzdruck um den Betrag der Verringerung des Differenzdrucks in 17(c) verringert. Jedoch wird das PM nicht verbrannt und entfernt, so dass die gestrichelte Linie in 17(a) höher ist als die durchgezogene Linie.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Wirkungsindex, der durch die am vorderen Ende des SCRF 7 abgelagerte Harnstoffablagerung bewirkt wird, berechnet, und in einem Fall, in dem der Differenzdruck den Schwellenwert erreicht, wird der Wirkungsindex überprüft, und in einem Fall, in dem der Wirkungsindex nicht kleiner ist als der Schwellenwert, wird anstelle der Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM aufgrund der Wirkung des Absetzens der Harnstoffablagerung häufig durchgeführt wird. Die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung besitzt eine niedrigere Zieltemperatur und eine kürzere Dauer als die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM, so dass der Kraftstoffverbrauch der Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung hervorragend ist. Es kann verhindert werden, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen des PM häufig durchgeführt wird, also kann verhindert werden, dass der Kraftstoffverbrauch beeinträchtigt wird. Wenn ferner die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung durchgeführt wird, kann die in dem SCRF 7 abgelagerte Harnstoffablagerung entfernt werden und daher kann verhindert werden, dass der Differenzdruck durch die Absetzung der Harnstoffablagerung erhöht wird.
Ferner ist es schwierig, die Menge der in dem SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung korrekt zu erfassen, doch werden in der vorliegenden Ausführungsform sowohl der von dem Differenzdrucksensor erfasste Wert als auch der Wirkungsindex verwendet, so dass es möglich ist, einen in 2 gezeigten Zustand präzise zu ermitteln, in dem die Menge der am vorderen Abschnitt des SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung groß ist und in dem der durch die Harnstoffablagerung bewirkte Differenzdruck groß ist. Ferner wird die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung wahrscheinlich selbst dann durchgeführt, wenn die Harnstoffablagerung in einem engen Bereich des vorderen Abschnitts des SCRF 7 abgelagert ist und somit der durch die Harnstoffablagerung bewirkte Differenzdruck gering ist, wie in 4 gezeigt. Obzwar in diesem Fall eine Wirkung der Harnstoffablagerung auf die Fahrzeugleistung und die Leistung eines SCRF-Katalysators gering ist, wird die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung häufig durchgeführt, und daher wird der Kraftstoffverbrauch beeinträchtigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist es auch möglich zu verhindern, dass die Temperaturerhöhung zum Entfernen der Harnstoffablagerung häufig (vergeblich) durchgeführt wird.
Diesbezüglich ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb eines Bereichs, der nicht von der Offenbarung abweicht, auf verschiedenartige Weise modifiziert werden. Beispielsweise wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel, in dem die Verarbeitung einer Temperaturerhöhung des SCRF 7 auf Grundlage der nachträglichen Einspritzung und dergleichen durchgeführt wird, als ein Mittel zur Entfernung der in dem SCRF 7 abgelagerten Harnstoffablagerung beschrieben. Jedoch kann beispielsweise die Flussrate des Abgases erhöht werden, um dadurch die Harnstoffablagerung anhand eines Abgasstroms aus dem SCRF 7 wegzublasen. Die Flussrate des Abgases wird beispielsweise durch Antreiben der Maschine unter Bedingungen einer hohen Drehzahl und einer hohen Last erhöht.
Ferner wurde in der Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem der Oxidationskatalysator auf der Stromaufwärtsseite des SCRF 7 angeordnet ist, doch kann der Oxidationskatalysator von dem Basiselement des SCRF 7 getragen werden. Auch kann in dieser Modifikation, wenn dem vom SCRF 7 getragenen Oxidationskatalysator der unverbrannte Kraftstoff zugeführt wird, die Temperatur des SCRF 7 erhöht werden.
Eigenschaften der Abgasreinigungsvorrichtung für die Verbrennungskraftmaschine 2 der obigen Ausführungsform können wie folgt beschrieben werden.
Eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine 2 beinhaltet: ein katalysatortragendes Filter 7, das in einem Abgasrohr 3 der Verbrennungskraftmaschine 2 vorgesehen ist und derart ausgestaltet ist, dass ein Filter zum Sammeln von Partikelmaterial (PM) in Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine 2 einen selektiven Reduktionskatalysator zum selektiven Reduzieren von Stickoxid (NOx) in Abgas trägt; ein Zugabeventil 5, das Harnstoff zum Reduzieren von NOx in dem katalysatortragenden Filter 7 einer Stromaufwärtsseite des katalysatortragenden Filters 7 in einer Flussrichtung von Abgas zugibt; einen Differenzdrucksensor 8, der einen Differenzdruck zwischen vor und nach dem katalysatortragenden Filter 7 erlangt; ein Bestimmungsteil S31, 1, das bestimmt, ob das katalysatortragende Filter 7 basierend auf dem durch den Differenzdrucksensor 8 erlangten Differenzdruck regeneriert wird oder nicht; ein Indexerfassungsteil S1, das einen Wirkungsindex erfasst, der ein Ausmaß einer Wirkung einer von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche an einem vorderen Ende des katalysatortragenden Filters 7 abgelagert ist, auf den Differenzdruck angibt; ein erstes Regenerationssteuerungsteil S32, S34, S4, 1, das in einem Fall, in dem das Bestimmungsteil S31, 1 bestimmt, dass das katalysatortragende Filter 7 regeneriert wird, eine erste Regenerationsbehandlung zum Erhöhen einer Temperatur des katalysatortragenden Filters 7 derart durchgeführt, dass auf dem katalysatortragenden Filter 7 abgelagertes PM verbrannt wird, wenn der Wirkungsindex kleiner ist als ein vorbestimmter Wert; und ein zweites Regenerationssteuerungsteil S32, S33, S5, 1, das in einem Fall, in dem das Bestimmungsteil S31, 1 bestimmt, dass das katalysatortragende Filter 7 regeneriert wird, eine zweite Regenerationsbehandlung zum Entfernen der von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche auf dem katalysatortragenden Filter 7 abgelagert ist, anstelle der ersten Regenerationsbehandlung durchführt, wenn der Wirkungsindex größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Wirkungsindex erfasst, der das Ausmaß der Wirkung der vom Harnstoff stammenden Ablagerung, welche am vorderen Ende des katalysatortragenden Filters 7 abgelagert ist, auf den Differenzdruck aufzeigt. Dann wird in einem Fall, in dem auf Grundlage des Differenzdrucks vor und nach dem katalysatortragenden Filter 7 bestimmt wird, dass das katalysatortragende Filter 7 regeneriert werden muss, der Wirkungsindex überprüft, bevor das katalysatortragende Filter 7 regeneriert wird. In einem Fall, in dem der Wirkungsindex kleiner ist als der vorbestimmte Wert, wird die Temperaturerhöhung zum Verbrennen des abgelagerten Partikelmaterials (die erste Regenerationsbehandlung) durchgeführt. Dagegen wird in einem Fall, in dem der Wirkungsindex nicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert, die erste Regenerationsbehandlung gestoppt und die zweite Regenerationsbehandlung zum Entfernen der vom Harnstoff stammenden Ablagerung wird durchgeführt. Daher kann verhindert werden, dass die Temperaturerhöhung zum Verbrennen des Partikelmaterials (die erste Regenerationsbehandlung) aufgrund der Absetzung der vom Harnstoff stammenden Ablagerung häufig durchgeführt wird. Darüber hinaus kann die vom Harnstoff stammende Ablagerung, die in dem katalysatortragenden Filter 7 abgelagert ist, durch die zweite Regenerationsbehandlung entfernt werden. Daher kann verhindert werden, dass der Differenzdruck vor und nach dem katalysatortragenden Filter 7 durch das Absetzen der vom Harnstoff stammenden Ablagerung erhöht wird.
Zwar wurde die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen derselben beschrieben, doch sollte verstanden werden, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Bauweisen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist dazu gedacht, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Darüber hinaus liegen auch die verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen, andere Kombinationen und Ausgestaltungen, welche mehr oder weniger oder nur ein einzelnes Element beinhalten, innerhalb des Geistes und Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung.
Bezugszeichenliste:

S1, 1: Indexerfassungsteil
S31, 1: Bestimmungsteil
2: Verbrennungskraftmaschine
3: Abgasrohr
5: Zugabeventil
7: katalysatortragendes Filter
8: Differenzdrucksensor
15: Speicher
S3: Bestimmungsteil
S11: Temperaturerlangungsteil
S12: Zugabemengenerlangungsteil
S13: Berechnungsteil
S14: Integrationsteil
S15: Reinigungsratenerlangungsteil
S16, S17, S19, S20: Korrekturteil
S18: Stoppzeiterlangungsteil
S32, S34, S4: erstes Regenerationssteuerungsteil
S32, S33, S5: zweites Regenerationssteuerungsteil

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (2), wobei die Vorrichtung aufweist: ein katalysatortragendes Filter (7), das in einem Abgasrohr (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) vorgesehen ist und so ausgestaltet ist, dass ein Filter zum Sammeln von Partikelmaterial (PM) in Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine (2) einen selektiven Reduktionskatalysator zum selektiven Reduzieren von Stickoxid (NOx) in Abgas trägt; ein Zugabeventil (5), das einer Stromaufwärtsseite des katalysatortragenden Filters (7) in einer Flussrichtung von Abgas Harnstoff zum Reduzieren von NOx am katalysatortragenden Filter (7) zugibt; einen Differenzdrucksensor (8), der einen Differenzdruck zwischen vor und nach dem katalysatortragenden Filter (7) erlangt; ein Bestimmungsteil (S31, 1), das basierend auf dem von dem Differenzdrucksensor (8) erlangten Differenzdruck bestimmt, ob das katalysatortragende Filter (7) zu regenerieren ist oder nicht; ein Indexerfassungsteil (S1, 1), das einen Wirkungsindex erfasst, der ein Ausmaß einer Wirkung einer von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche an einem vorderen Ende des katalysatortragenden Filters (7) abgelagert ist, auf den Differenzdruck angibt; ein erstes Regenerationssteuerungsteil (S32, S34, S4, 1), das in einem Fall, in dem das Bestimmungsteil (S31, 1) bestimmt, dass das katalysatortragende Filter (7) regeneriert wird, eine erste Regenerationsbehandlung zum Erhöhen einer Temperatur des katalysatortragenden Filters (7) derart durchführt, dass auf dem katalysatortragenden Filter (7) abgelagertes PM verbrannt wird, wenn der Wirkungsindex kleiner ist als ein vorbestimmter Wert; und ein zweites Regenerationssteuerungsteil (S32, S33, S5, 1), das in einem Fall, in dem das Bestimmungsteil (S31, 1) bestimmt, dass das katalysatortragende Filter (7) regeneriert wird, eine zweite Regenerationsbehandlung zum Entfernen der von Harnstoff stammenden Ablagerung, welche auf dem katalysatortragenden Filter (7) abgelagert ist, anstelle der ersten Regenerationsbehandlung durchführt, wenn der Wirkungsindex größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Indexerfassungsteil (S1, 1) eine Temperatur des katalysatortragenden Filters (7) und eine Zugabemenge von aus dem Zugabeventil (5) zugegebenem Harnstoff erlangt und den Wirkungsindex basierend auf der Temperatur des katalysatortragenden Filters (7) und der Harnstoffzugabemenge berechnet.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: das Indexerfassungsteil (S1, 1) beinhaltet: ein Temperaturerlangungsteil (S11), das jeweils die Temperatur des katalysatortragenden Filters (7) erlangt; ein Zugabemengenerlangungsteil (S12), das jeweils die aus dem Zugabeventil (5) zugegebene Harnstoffzugabemenge erlangt; ein Berechnungsteil (S13), das den jeweiligen Wirkungsindex in Übereinstimmung mit der Temperatur des katalysatortragenden Filters (7) und der Harnstoffzugabemenge berechnet; und ein Integrationsteil (S14), das den jeweils von dem Berechnungsteil (S13) berechneten Wirkungsindex integriert; das erste Regenerationssteuerungsteil (S32, S34, S4, 1) die erste Regenerationsbehandlung durchführt, wenn der durch das Integrationsteil (S14) erlangte integrierte Wirkungsindex kleiner ist als der vorbestimmte Wert; und das zweite Regenerationssteuerungsteil (S32, S33, S5, 1) die zweite Regenerationsbehandlung durchführt, wenn der durch das Integrationsteil (S14) erlangte integrierte Wirkungsindex größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Indexerfassungsteil (S1, 1) beinhaltet: ein Reinigungsratenerlangungsteil (S15), das eine NOx-Reinigungsrate an dem katalysatortragenden Filter (7) erlangt; und ein Korrekturteil (S16, S17), das den Wirkungsindex basierend auf der von dem Reinigungsratenerlangungsteil (S15) erlangten NOx-Reinigungsrate korrigiert.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Indexerfassungsteil (S1,1) beinhaltet: ein Stoppzeiterlangungsteil (S18), das eine kürzliche Stoppzeit der Verbrennungskraftmaschine (2) erlangt; und ein Korrekturteil (S19, S20), das den Wirkungsindex basierend auf der von dem Stoppzeiterlangungsteil (S18) erlangten Stoppzeit korrigiert.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die zweite Regenerationsbehandlung eine Behandlung zum Erhöhen der Temperatur des katalysatortragenden Filters (7) derart ist, dass die von Harnstoff stammende Ablagerung verbrannt wird; und eine Zieltemperatur des katalysatortragenden Filters (7) bei der Durchführung der zweiten Regenerationsbehandlung niedriger ist als eine Zieltemperatur des katalysatortragenden Filters (7) bei der Durchführung der ersten Regenerationsbehandlung.
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Regenerationssteuerungsteil (S32, S33, S5, 1) für eine vorbestimmte Zeit mit der Durchführung der zweiten Regenerationsbehandlung fortfährt und die zweite Regenerationsbehandlung dann endet.