DE102016217126B4 - Abgasreinigungssystem für Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (1), umfassend:einen Oxidationskatalysator (3), der an einem Abgaskanal (2) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist und der ein Oxidationsvermögen aufweist;einen Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der an dem Abgaskanal (2) auf einer stromabwärtsliegenden Seite des Oxidationskatalysators (3) vorgesehen ist, der ausgebildet ist durch Anordnen, auf Zeolith, einer vorbestimmten aktiven Komponente, die eine Leistung zur selektiven Reduktion von NOx aufzeigt, und der mittels der vorbestimmten aktiven Komponente unter Verwendung von Ammoniak als einem Reduktionsmittel selektiv NOx reduziert; undeine Kraftstoffzuführeinheit, die einem in den Oxidationskatalysator (3) strömenden Abgas Kraftstoff zuführt, wobei:der Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion derart aufgebaut ist, dass ein Porendurchmesser von Zeolith zur Bildung des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion größer ist als die Größen der NOx- und Ammoniakmoleküle und kleiner ist als eine Größe eines in dem Abgas enthaltenen vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls, wenn eine Katalysatortemperatur davon in einem vorbestimmten Niedertemperaturbereich liegt; und der Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion eine derartige Eigenschaft aufweist, dass der in dem Abgas enthaltene Kraftstoff zu einem Kraftstoff mit geringeren Molekulargewichten modifiziert wird und der Porendurchmesser von Zeolith so vergrößert ist, dass der Porendurchmesser von Zeolith größer ist als die Größe des vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls, wenn die Katalysatortemperatur davon in einem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, der im Vergleich mit dem vorbestimmten Niedertemperaturbereich auf einer Hochtemperaturseite vorgesehen ist, und das Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor (1) ferner umfasst:eine Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninnen, die konfiguriert ist zum Beurteilen, ob Abschnitte im Poreninnen von Zeolith des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion sich in einem Kraftstoffvergiftungszustand befinden oder nicht auf Basis einer Temperatur des in den Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömenden Abgases, einer durch den Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion bewirkten NOx-Reduktionsfähigkeit und einer an dem Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion anhaftenden Kraftstoffmenge; undeine Temperaturerhöhungssteuereinheit (20), die konfiguriert ist zum Durchführen eines Temperaturerhöhungsvorgangs zum Erhöhen einer Temperatur des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion auf eine vorbestimmte Zieltemperatur, die in dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, bei der es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand aufzulösen durch Durchführen einer Kraftstoffzufuhr mittels der Kraftstoffzuführeinheit gemäß einer Kraftstoffzufuhrbedingung, unter der der durch die Kraftstoffzuführeinheit zugeführte Kraftstoff nicht auf der stromabwärtsliegenden Seite des Oxidationskatalysators (3) ausströmt, wenn durch die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninnen beurteilt wird, dass die Abschnitte im Poreninnen von Zeolith sich in dem Kraftstoffvergiftungszustand befinden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor.
  • Für einen Abgaskanal eines Verbrennungsmotors wird in einigen Fällen ein Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion bereitgestellt, um in dem Abgas enthaltenes NOx zu reduzieren. Üblicherweise ist der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion derart ausgebildet, dass mindestens eine aktive Komponente wie Fe, Cu oder dergleichen, welche eine Leistung zur selektiven Reduktion von NOx aufzeigt, durch Ionenaustausch an Abschnitten im Poreninneren von Zeolith geträgert ist. In dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion wird im Abgas enthaltenes NOx durch Zuführen von Ammoniak selektiv reduziert. Diese Situation führt manchmal zu einem Kraftstoffvergiftungszustand in welchem aufgrund der Tatsache, dass der im Abgas enthaltene Kraftstoff sich an den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion anhaftet und der anhaftende Kraftstoff folglich die aktive Komponente bedeckt, die NOx-Reduktionsfähigkeit des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion verringert ist. Der Kraftstoffvergiftungszustand bewirkt die Verschlechterung der NOx-Reinigungsrate des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion.
  • Angesichts des oben dargelegten wurde, wie in der Patenliteratur 1 und der Patentliteratur 2 beschrieben, beispielsweise eine derartige Technik entwickelt, bei der der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der in den Kraftstoffvergiftungszustand übergegangen ist, einer Temperaturerhöhung unterzogen wird und somit der Kraftstoffvergiftungszustand aufgelöst wird. Ferner ist in der Patentliteratur 3 eine Technik offenbart, die nicht einen Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion betrifft, sondern einen NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator betrifft, bei der die Kraftstoffmenge im Abgas derart beschränkt wird, dass der Kraftstoffvergiftungszustand nicht auftritt, während angenommen wird, dass die Abnahme der NOx-Reinigungsrate auf dieselbe Weise wie oben beschrieben durch die Kraftstoffvergiftung verursacht wird. Die Patentliteratur 5 beschreibt ein System zum selektiven katalytischen Reduzieren von NOx im Abgas, bei dem eine erste und eine zweite Zeolithschicht verwendet werden, wobei die erste Schicht dem Abgasstrom ausgesetzt ist und kleinere Poren aufweist als die darunterliegende zweite Schicht. In der Patentliteratur 6 werden Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion beschrieben, die eine auf Zirconiumoxid basierende Kristallstruktur aufweisen, in der katalytisch aktive Kationen dispergiert sind. Eine Abgasreinigungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren wird zudem in der Patentliteratur 7 offenbart, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erkennen einer Vergiftung des verwendeten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion enthält.
  • Dokumente des Stands der Technik
  • Patentschriften
    • Patentliteratur 1: JP 2009 - 41 437 A
    • Patentliteratur 2: JP 2013- 2 314 A
    • Patentliteratur 3: JP 2005 - 30 272 A
    • Patentliteratur 4: JP 2010 - 180 814 A
    • Patentliteratur 5: DE 10 2009 029 700 A1
    • Patentliteratur 6: US 2011/ 0 236 282 A1
    • Patentliteratur 7: JP 2010- 180 792 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Wenn in dem Abgasreinigungssystem, das aus dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der an dem Abgaskanal angeordnet ist, und dem stromaufwärts davon angeordneten Oxidationskatalysator aufgebaut ist, der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion in den Kraftstoffvergiftungszustand kommt, ist gemäß der herkömmlichen Technik beabsichtigt, die Temperatur des Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion zu erhöhen durch Verwenden der Verbrennungswärme (Oxidationswärme), die durch Zuführen des Kraftstoffs zu dem Oxidationskatalysator erzeugt wird. In diesem Fall wird der Kraftstoff derart zugeführt, dass die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion eine vorbestimmte Temperatur erreicht, um dem anhaftenden Kraftstoff zu oxidieren und zu entfernen.
  • In diesem Zusammenhang wird der Kraftstoffvergiftungszustand des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion grob unterteilt in den Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Endflächen, der verursacht wird indem der Kraftstoff an die Endfläche des den Katalysator bildenden Zeoliths anhaften kann, und den Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Abschnitte im Poreninneren, der verursacht wird in dem der Kraftstoff in Abschnitte des Poreninneren des Zeoliths eindringen kann. Der Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Endflächen wird relativ einfach verursacht. Der Kraftstoff befindet sich jedoch in einem Zustand, bei dem er ohne weiteres dem Abgas mit einer relativ hohen Temperatur ausgesetzt ist. Daher kann der Vergiftungszustand genauso leicht aufgelöst werden. Demgegenüber ist es bei dem Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Abschnitten im Poreninneren für die Kraftstoffkomponenten notwendig, in die Abschnitte des Poreninneren des Zeoliths einzudringen. Daher wird Im Vergleich zu dem Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Endflächen der Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Abschnitten im Poreninneren nicht so leicht verursacht. Die Oberfläche der Abschnitte des Poreninneren des Zeoliths macht jedoch einen beträchtlichen Teil der Gesamtoberfläche des Zeoliths aus. Wenn der Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Abschnitten im Poreninneren verursacht wird, ist daher zu befürchten, dass die durch den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion bewirkte NOx-Reduktionsfähigkeit verschlechtert sein kann.
  • Zudem wurde neu herausgefunden, dass eine Situation auftritt in der die Kraftstoffkomponente leicht in die Abschnitte im Poreninneren von Zeolith eindringt, wenn der Kraftstoffvergiftungszustand durch Erhöhen der Temperatur aufgelöst wird. Das heißt, es wurde herausgefunden, dass die Situation, die für ein Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustand ziemlich unerwünscht ist, entsprechend der herkömmlichen Technik zum Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustands des Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ausgebildet wird aufgrund der Tatsache, dass der Kraftstoff, der dem Abgas zugeführt wird, durch den Oxidationskatalysator oxidiert wird und der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion der Abgasatmosphäre mit hoher Temperatur ausgesetzt wird. Bei der herkömmlichen Technik, bei der das Augenmerk auf lediglich die Temperaturerhöhung des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion gerichtet wird, wurde herausgefunden, dass die Möglichkeit eines Eindringens des Kraftstoffs in die Abschnitte im Poreninneren von Zeolith des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der auf die hohe Temperatur gebracht wurde, nicht in ausreichendem Maße berücksichtig wird und in einigen Fällen die bevorzugte Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustands in Bezug auf den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion unterbunden ist, was wahrscheinlich auf die folgende Gründe zurückzuführen ist. Das heißt, es wird angenommen, dass wenn die Menge an zugeführten Kraftstoff übermäßig groß ist, wenn der Oxidationskatalysator durch den zugeführten Kraftstoff auf die hohe Temperatur gebracht wird, ein Teil des zugeführten Kraftstoffs, der nicht vollständig oxidiert wird, sich als die Kraftstoffkomponente mit geringem Molekulargewicht verhält, welche leicht in die Abschnitte im Poreninneren von Zeolith strömen. Ferner tritt zudem die folgende Tendenz auf. Das heißt, der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion als solches ist ebenfalls der Temperaturerhöhung ausgesetzt, in dem der dem Abgas mit hoher Temperatur ausgesetzt ist, und wird somit der Kraftstoff, der von stromaufwärts aus hineinströmt, auf dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion zu den Kraftstoffkomponenten mit den geringen Molekulargewichten umgewandelt. Zudem kann die Temperaturerhöhung die Durchmesser der Poren des Zeoliths zur Bildung des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion vergrößern. Als Folge davon tritt der Kraftstoff leicht in die Abschnitte im Poreninneren des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ein und ist folglich somit die bevorzugte Auflösung der Kraftstoffvergiftung des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion gehemmt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme durchgeführt. Die vorliegende Erfindung basiert auf einem Abgasreinigungssystem, das aufgebaut ist aus einem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der in einem Abgaskanal angeordnet ist, und einem stromaufwärts davon angeordneten Oxidationskatalysator, wobei deren Aufgabe ein bevorzugtes Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustands der Abschnitte im Poreninneren von Zeolith des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion im Zusammenhang mit der Zufuhr vom Kraftstoff zu einem Abgas ist.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Um die wie oben beschriebene Aufgabe zu lösen, beabsichtigt der Anmelder der vorliegenden Erfindung, die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion zu erhöhen durch Zuführen des Kraftstoffs zu dem Oxidationskatalysators mit Hilfe des Abgases, wenn der Kraftstoffvergiftungszustand der inneren Abschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion aufgelöst wird, und der Anmelder der vorliegenden Erfindung legt die Bedingungen der Kraftstoffzufuhr auf eine Bedingung fest, bei welcher der Kraftstoff nicht aus dem Oxidationskatalysator ausströmt. Wenn der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion auf eine hohe Temperatur gebracht ist, wird demgemäß unterbunden, dass der Kraftstoff mit relativ geringen Molekulargewichten aus dem Oxidationskatalysator heraus und in den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömt und wird unterbunden, dass der Kraftstoff durch den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion in Komponenten mit geringen Molekulargewichten umgewandelt wird. Auf diese Weise ist es möglich, bevorzugt den Kraftstoffvergiftungszustand der inneren Abschnitte der Zeolithporen aufzulösen.
  • Im Speziellen basiert die vorliegende Erfindung auf einem Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor umfassend einen Oxidationskatalysator, der an einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors vorgesehen ist und der ein Oxidationsvermögen aufweist; einen Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der an dem Abgaskanal auf einer stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators vorgesehen ist, der ausgebildet ist durch Anordnen, auf Zeolith, einer vorbestimmten aktiven Komponente, die eine Leistung zur selektiven Reduktion von NOx aufzeigt, und der mittels der vorbestimmten aktiven Komponente unter Verwendung von Ammoniak als einen Reduktionsmittel selektiv NOx reduziert; und eine Kraftstoffzuführeinheit, die einem in den Oxidationskatalysator strömenden Abgas Kraftstoff zuführt. Der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ist dann derart aufgebaut, dass ein Porendurchmesser von Zeolith zur Ausbildung des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion größer ist als die Größen der NOx- und Ammoniakmoleküle und kleiner ist als eine Größe eines in dem Abgas enthaltenen vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls, wenn eine Katalysatortemperatur davon in einem vorbestimmten Niedertemperaturbereich (Temperaturbereich) liegt; und der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion eine derartigen Eigenschaft aufweist, dass der in dem Abgas enthaltene Kraftstoff zu einen Kraftstoff mit geringeren Molekulargewichten modifiziert wird und der Porendurchmesser von Zeolith so vergrößert ist, dass der Porendurchmesser von Zeolith größer ist als die Größe des vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls, wenn die Katalysatortemperatur davon in einem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, der im Vergleich mit dem vorbestimmten Niedertemperaturbereich auf einer Hochtemperaturseite vorgesehen ist. Das oben beschriebene Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor umfasst ferner eine Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninneren, die konfiguriert ist zum Beurteilen, ob Abschnitte im Poreninneren von Zeolith des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion sich in einem Kraftstoffvergiftungszustand befinden oder nicht auf Basis einer Temperatur des in den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömenden Abgases, einer durch den Katalysator zur selektiven NOx-Reduktion bewirkten NOx-Reduktionsfähigkeit und einer an dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion anhaftenden Kraftstoffmenge; und eine Temperaturerhöhungssteuereinheit, die konfiguriert ist zum Durchführen eines Temperaturerhöhungsvorgangs zum Erhöhen einer Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion auf eine vorbestimmte Zieltemperatur, die in dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, bei der es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand aufzulösen, durch Durchführen einer Kraftstoffzufuhr mittels der Kraftstoffzuführeinheit gemäß einer Kraftstoffzuführbedingung, unter der der durch die Kraftstoffzuführeinheit zugeführte Kraftstoff nicht aus der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators ausströmt, wenn durch die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninneren beurteilt wird, dass die Abschnitte im Poreninneren von Zeolith sich in dem Kraftstoffvergiftungszustand befinden.
  • Das Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion bereitgestellt und wird somit im Abgas enthaltenes NOx unter Verwendung von als Reduktionsmittel zugeführten Ammoniak selektiv reduziert und gereinigt. Wenn in diesem Verfahren der in dem Abgas enthaltene Kraftstoff am Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ankommt, bedeckt der Kraftstoff dann die in dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion enthaltene aktive Komponente und geht der Katalysator in den Kraftstoffvergiftungszustand über. Folglich wird das ursprünglich aufgezeigte Reduktionsvermögen in Bezug auf NOx verringert. Insbesondere wenn die Kraftstoffkomponente in die Abschnitte im Poreninneren des Zeoliths zum Ausbilden des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion eintritt oder eindringt, tritt der Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Abschnitten im Poreninneren auf, welcher im Hinblick auf die NOx-Reduktionsfähigkeit nicht bevorzugt ist. Angesichts des oben dargelegten wird in dem oben beschriebenen Abgasreinigungssystem durch die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninneren beurteilt, ob die Abschnitte im Poreninneren des Zeoliths des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion sich in dem Kraftstoffvergiftungszustand befindet oder nicht auf Basis der Temperatur des in dem Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömenden Abgases, der durch den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion bewirkten NOx-Reduktionsfähigkeit und der an dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion anhaftenden Kraftstoffmenge. Im Fall des Zustands einer Kraftstoffvergiftung von Endflächen wird der anhaftende Kraftstoff durch das Abgas oxidiert und entfernt, wenn das Abgas mit einer relativ hohen Temperatur in den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömt. Daher wird angenommen, dass der Zustand einer Kraftstoffvergiftung von Endflächen kaum verursacht wird, wenn die Abgastemperatur eine relativ hohe Temperatur ist. Demgemäß wird, wie oben beschrieben, die Temperatur des in den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömenden Abgases berücksichtigt und kann somit die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninneren beurteilen, ob die Kraftstoffvergiftung an den Innenabschnitten der Zeolithporen auftritt oder nicht.
  • Wenn dann durch die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninneren beurteilt wird, dass die Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion sich in dem Kraftstoffvergiftungszustand befinden, wird der Kraftstoff durch die Temperaturerhöhungssteuereinheit dem Abgas, dem ein Strömen in den Oxidationskatalysator ermöglicht wird, durch die Kraftstoffzuführeinheit zugeführt, um den Kraftstoffvergiftungszustand aufzulösen. Folglich wird der Temperaturerhöhungsvorgang für den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion unter Verwendung der Wärme der Oxidationsreaktion des zugeführten Kraftstoffs, welche durch den Oxidationskatalysator erzeugt wird, durchgeführt.
  • In diesem Fall verändert sich bei dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur der Porendurchmesser des Zeoliths. Das heißt, der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ist so aufgebaut, dass der Porendurchmesser größer ist als die Größen der NOx- und Ammoniakmoleküle und kleiner ist als die Größe des vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls, wenn die Katalysatortemperatur in dem vorbestimmten Niedertemperaturbereich liegt. Der vorbestimmte Kohlenwasserstoff ist beispielsweise ein Kohlenwasserstoff wie Propan oder dergleichen, die in der in dem Abgas enthaltenen Kraftstoffkomponente enthalten ist und eine Tendenz aufweist, dass er in einer relativ großen Menge enthalten ist. Wenn der vorbestimmte Kohlenwasserstoff wie oben beschrieben festgesetzt wird, wird dadurch ein Zustand in dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion in dem vorbestimmten Niedertemperaturbereich etabliert, in dem NOx und Ammoniak auf einfache Weise in die Innenabschnitte der Zeolithporen eintreten oder eindringen, jedoch der vorbestimmte Kohlenwasserstoff kaum in die Innenabschnitte der Zeolithporen eintritt. Es ist möglich, die durch den vorbestimmten Kohlenwasserstoff verursachte Kraftstoffvergiftung zu vermeiden. Es sei angemerkt, dass der in der vorliegenden Erfindung angesprochene Porendurchmesser der Durchmesser ist, der mittels eines beliebigen bekannten Messverfahrens (beispielsweise dem Gasadsorptionsverfahren) gemessen wird. Hinsichtlich des Vergleichs zwischen dem Porendurchmesser und den Größen der entsprechenden Moleküle ist es zudem nicht notwendig, dass alle Poren des Zeoliths die zuvor genannte Korrelation in Bezug auf die entsprechenden Moleküle aufweisen müssen.
  • Wenn die Katalysatortemperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion in dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, weist der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ferner eine derartige Eigenschaft auf, dass der in dem Abgas enthaltene Kraftstoff, welcher den vorbestimmten Kohlenwasserstoff enthält, zu einem Kraftstoff mit geringeren Molekulargewichten umgewandelt wird und der Porendurchmesser des Zeoliths so vergrößert wird, dass der Porendurchmesser des Zeoliths größer ist als die Größe des vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls. Daher befindet sich der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der sich in dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich befindet, in einem derartigen Zustand, dass NOx und Ammoniak in die Innenabschnitte der Zeolithporen eintreten oder eindringen und der vorbestimmte Kohlenwasserstoff auch mit Leichtigkeit in die Innenabschnitte der Zeolithporen eintritt. Das heißt, der Kraftstoff wird dem Oxidationskatalysator zugeführt und es findet darauf eine Oxidationsreaktion statt. Wenn die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion auf den vorbestimmten Hochtemperaturbereich erhöht wird, wird als Folge davon eine Situation bereit gestellt (nachfolgend als „Situation die leicht einer Vergiftung unterliegt“ bezeichnet), bei der der Kraftstoff in die Abschnitte des Poreninneren von Zeolith eintritt und leicht die Kraftstoffvergiftung auftritt aufgrund der Einflüsse der Bildung von Kraftstoffkomponenten mit niedrigem Molekulargewicht, verursacht durch den Oxidationskatalysator, der Bildung von Kraftstoffkomponenten mit niedrigem Molekulargewicht, verursacht durch den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion als Resultat der Erhöhung der Temperatur, und der Ausdehnung des Durchmessers der Zeolithpore zur Bildung des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion. Der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion wird dann auch in die Situation die leicht einer Vergiftung unterliegt versetzt indem er auf die hohe Temperatur gebracht wird, wenn der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator zugeführt wird, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion aufzulösen. Der Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen wird kaum aufgelöst.
  • Wenn jedoch in dem Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion mittels des oben beschriebenen Temperaturerhöhungsvorgangs bis zum Erreichen der vorbestimmten Zieltemperatur erhöht wird, bei welcher der an den Innenabschnitten der Poren anhaftende Kraftstoff oxidiert und entfernt werden kann und der Kraftstoffvergiftungszustand aufgelöst werden kann, wird die Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzuführeinheit entsprechend der Kraftstoffzufuhrbedingung durchgeführt, bei der die oben beschriebene Situation die leicht einer Vergiftung unterliegt berücksichtigt wird. Das heißt, die Kraftstoffzufuhr wird ausgeführt gemäß der Zufuhrbedingung, bei der die Kraftstoffzufuhr, die durchgeführt wird durch die Kraftstoffzufuhreinheit während des Temperaturerhöhungsvorgangs, ausreichend verwendet wird für die Oxidationsreaktion auf dem Oxidationskatalysator, und der Kraftstoff nicht aus dessen stromabwärts liegender Seite ausströmt. Wenn der Temperaturerhöhungsvorgang durchgeführt wird, dann ist es somit möglich, den Kraftstoff, welcher der Bildung von Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht unterzogen wird, daran zu hindern, aus dem Oxidationskatalysator auszuströmen, und ist es möglich, zu verhindern, dass der Kraftstoff durch den Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion modifiziert wird. Als Folge davon ist es möglich, den Kraftstoff daran zu hindern, in die Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, welcher zunehmend einer Temperaturerhöhung unterliegt, zu strömen. Somit ist es möglich, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen bevorzugt aufzulösen. Es sei angemerkt, dass die Kraftstoffzufuhrbedingung beispielsweise angegeben werden kann durch die Zufuhrmenge des Kraftstoffs pro Zeiteinheit, welcher mittels des in den Oxidationskatalysator strömenden Abgases dem Oxidationskatalysator zugeführt wird.
  • Bei der herkömmlichen Technik wird die Kraftstoffzufuhr zu dem Oxidationskatalysator, bei welcher der Einfluss des in den Katalysator zu selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömenden Kraftstoffs berücksichtig wird, nicht während des Temperaturerhöhungsvorgangs durchgeführt, um wie oben beschrieben den Kraftstoffvergiftungszustand aufzulösen. Es ist schwer zu sagen, dass die Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustands der Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion bevorzugt realisiert wird. Demgegenüber wird im Fall des Abgasreinigungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung der Temperaturerhöhungsvorgang durch die Temperaturerhöhungssteuereinheit unter Berücksichtigung der Situation die leicht einer Vergiftung unterliegt durchgeführt. Auf diese Weise kann die bevorzugte Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustands der Innenabschnitte der Zeolithporen realisiert werden, welche mittels der herkömmlichen Technik nicht zu realisieren war.
  • Im Fall des oben beschriebenen Abgasreinigungssystems für den Verbrennungsmotor kann in diesem Zusammenhang die Temperaturerhöhungssteuereinheit den Temperaturerhöhungsvorgang entsprechend der Kraftstoffzufuhrbedingung durchführen, welche festgelegt wird auf Basis der Temperatur des Oxidationskatalysators und der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Oxidationskatalysator strömenden Abgases. Das heißt, es ist möglich, die bevorzugte Kraftstoffzufuhrbedingung zu bestimmen, unter der der Kraftstoff nicht aus der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators ausströmt, durch Berücksichtigen der Tatsache, dass die Oxidationsreaktion des Kraftstoffs in dem Oxidationskatalysator im großen Maße beeinflusst wird durch die Temperatur des Oxidationskatalysators und die Strömungsgeschwindigkeit des durchströmenden Abgases. Als Folge davon ist es möglich, die Auflösung der Kraftstoffvergiftung der Innenabschnitte der Zeolithporen mittels des Temperaturerhöhungsvorgangs bevorzugt zu realisieren.
  • In diesem Zusammenhang kann bei dem oben beschriebenen Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ausgebildet werden durch ein Trägern auf einen Filter zum Sammeln von partikulären Material, das in dem von dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgas enthalten ist. Wenn der Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion auf den Filter geträgert ist, wie oben beschrieben, ändern sich die Temperatur des Filters und die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion im Wesentlichen zusammen. Wenn sich das partikuläre Material allmählich im Filter ansammelt, dann wird irgendeine Beeinflussung des Betriebs des Verbrennungsmotors ausgeübt. Daher wird in einigen Fällen die Temperatur des Filters erhöht, um das angesammelte partikuläre Material zu oxidieren und entfernt. Demgemäß kann in diesem Fall die vorbestimmte Zieltemperatur eine Temperatur sein, bei welcher es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion aufzulösen, und es möglich ist, das im Filter angesammelte partikuläre Material zu oxidieren und zu entfernen. Daher ist in dem Fall des wie oben beschrieben aufgebauten Abgasreinigungssystems für den Verbrennungsmotor möglich, den bevorzugten Temperaturerhöhungsvorgang zu realisieren, während die oben beschriebene Situation die leicht einer Vergiftung unterliegt berücksichtigt wird, auch wenn der Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion aufgelöst wird, während das im Filter angesammelte partikuläre Material entfernt wird.
  • Ferner in dem oben beschriebenen Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor die Kraftstoffzuführeinheit so konstruiert sein, dass der Kraftstoff dem Abgas, das in den Abgaskanal ausgestoßen wird, zugeführt wird durch Einstellen einer Kraftstoffeinspritzbedingung in einen Zylinder des Verbrennungsmotors. Hinsichtlich der Form zum Durchführen der Kraftstoffzufuhr durch Einstellen der Kraftstoffeinspritzbedingung in den Zylinder ist es möglich, beispielhaft die Kraftstoffeinspritzung (nachfolgend als „Nacheinspritzung“ bezeichnet) zu nennen, welche zu dem Zeitpunkt durchgeführt wird, bei dem der eingespritzte Kraftstoff kaum einen Beitrag zur Leistung des Verbrennungsmotors beiträgt, beispielsweise bei dem späteren Stadium des Expansionstakts oder während des Auslasstakts. Gemäß der Kraftstoffzufuhr auf Basis der oben beschriebenen Form wird der eingespritzte Kraftstoff der Hochtemperaturatmosphäre im Zylinder ausgesetzt. Daher wird ein Zustand etabliert, bei dem das Molekulargewicht des Kraftstoffs relativ gering ist zu dem Zeitpunkt, bei dem der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator zugeführt wird. Daher wird der Kraftstoff leicht durch den Oxidationskatalysator oxidiert und strömt kaum ein Kraftstoff mit geringem Molekulargewicht aus der stromabwärts liegenden Seite davon aus. Somit ist es möglich, dem Oxidationskatalysator eine größere Menge des Kraftstoffs pro Zeiteinheit zuzuführen, während das Ausströmen aus dem Oxidationskatalysator während des Temperaturerhöhungsvorgangs unterbunden wird. Daher ist es möglich, die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion schnell zu erhöhen.
  • Demgegenüber ist es im Fall der oben beschriebenen Kraftstoffzuführform möglich, dem Oxidationskatalysator den Kraftstoff mit relativ geringem Molekulargewicht zuzuführen. Es besteht jedoch eine gewisse Möglichkeit, dass irgendein Einfluss (Beschränkung der Verbrennungsbedingung einschließlich beispielsweise der Verhinderung der EGR-Gaseinleitung) auf die Verbrennungsumgebung in dem Verbrennungsmotor ausgeübt werden kann und/oder irgendeine Unannehmlichkeit auftreten kann einschließlich beispielsweise der Verdünnung von Öl, welche verursacht wird durch die Anhaftung des Kraftstoffs an der Wandfläche des Zylinders. Angesichts dessen kann die Kraftstoffzuführeinheit ferner ein Kraftstoffzuführventil umfassen, das an dem Abgaskanal des Verbrennungsmotors derart angeordnet ist, dass der Kraftstoff dadurch dem durch den Abgaskanal strömenden Abgas zugeführt wird. Die Temperaturerhöhungssteuereinheit kann dann die Kraftstoffzufuhr durchführen unter Verwenden des Kraftstoffzuführventils, wenn die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion nicht höher als eine vorbestimmte Temperatur ist im Verlauf einer Temperaturerhöhung bis die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion die vorbestimmte Zieltemperatur erreicht, gemäß dem Temperaturerhöhungsvorgang, während die Temperaturerhöhungssteuereinheit die Kraftstoffzufuhr mit Hilfe der Anpassung der Kraftstoffeinspritzbedingung durchführen kann, wenn die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion im Verlauf der Temperaturerhöhung höher als die vorbestimmte Temperatur ist.
  • Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus wird die Kraftstoffzufuhr durchgeführt mit Hilfe der Anpassung der Kraftstoffeinspritzbedingung, wenn die Temperatur des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion höher als die vorbestimmte Temperatur ist in dem Verlauf einer Temperaturerhöhung in dem Temperaturerhöhungsvorgang, d.h., solange als der Kraftstoff einfach in die Innenabschnitte der Zeolithporen eintritt oder eindringt im Verlauf der Temperaturerhöhung des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion. Daher wird die bevorzugte Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustands der Innenabschnitte der Zeolithporen realisiert, während die oben beschriebene Beeinflussung des Betriebs des Verbrennungsmotors im Verlauf einer Temperaturerhöhung des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion so weit wie möglich verringert ist.
  • Es sei angemerkt, dass es für die Form der mittels der Kraftstoffzuführeinheit durchgeführten Kraftstoffzufuhr auch zulässig ist, lediglich die Form anzuwenden, mit welcher der Kraftstoff mittels des Kraftstoffzufuhrventils dem durch den Abgaskanal strömenden Abgas zugeführt wird, anstelle der Kraftstoffzuführform auf Basis der Anpassung der Kraftstoffeinspritzbedingung. In dieser Form liegt eine derartige Tendenz vor, dass die Molekulargewichte des dem Oxidationskatalysator zugeführten Kraftstoffs relativ erhöht sind als vergleichsweise bei der Kraftstoffzuführform basierend auf der wie oben beschriebenen Anpassung der Kraftstoffeinspritzbedingung. Jedoch wird die Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustands der Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion vorzugsweise realisiert durch Durchführen des Temperaturerhöhungsvorgangs mittels der Temperaturerhöhungssteuereinheit auf dieselbe wie oben beschriebene Weise.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, welche das Abgasreinigungssystem betrifft, das aufgebaut ist aus dem an dem Abgaskanal angeordneten Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion und dem stromaufwärts davon angeordneten Oxidationskatalysator, ist es möglich, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion im Zusammenhang mit einer Kraftstoffzufuhr zu dem Abgas bevorzugt aufzulösen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine erste Abbildung, die eine schematische Anordnung eines Abgasreinigungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerung, die relevant ist für die durch einen Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion durchgeführte NOx-Reinigung für eine Ausführung mittels des in 1 gezeigten Abgasreinigungssystems.
    • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerung zur Berechnung der an dem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion anhaftenden Kraftstoffmenge für eine Ausführung mittels des in 1 gezeigten Abgasreinigungssystems.
    • 4A zeigt ein erstes Ablaufdiagramm der ersten Vergiftungsauflösungssteuerung zum Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustands des in dem in 1 gezeigten Abgasreinigungssystem enthaltenen Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion.
    • 4B zeigt ein zweites Ablaufdiagramm der ersten Vergiftungsauflösungssteuerung zum Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustands des in dem in 1 gezeigten Abgasreinigungssystem enthaltene Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion.
    • 5 zeigt eine Korrelation zwischen der Kraftstoffmenge, die in der gemäß den 4A und 4B ausgeführten Kraftstoffvergiftungsauflösungssteuerung bestimmt wird, der Temperatur des Oxidationskatalysators und der durch den Oxidationskatalysator strömenden Durchflussmenge.
    • 6A zeigt ein erstes Ablaufdiagramm der zweiten Vergiftungsauflösungssteuerung zum Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustands des in dem in 1 gezeigten Abgasreinigungssystem enthaltenen Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion.
    • 6B zeigt ein zweites Ablaufdiagramm der zweiten Vergiftungsauflösungssteuerung zum Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustands des in dem in 1 gezeigten Abgasreinigungssystem enthaltenen Katalysators zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion.
    • 7 zeigt eine zweite Abbildung, die eine schematische Anordnung eines Abgasreinigungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Ausführungsformen zum Durchführen der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezug auf die Abbildungen eine Erläuterung der spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben. Beispielsweise sind die Abmessung oder Größe, das Material, die Form und die relative Anordnung von jedem der in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebenen Konstruktionselemente oder Komponenten nicht beabsichtigt, den technischen Umfang der Erfindung einzuschränken sofern dies nicht speziell angegeben ist.
  • Erste Ausführungsform
  • Basierend auf den dieser Beschreibung beiliegenden Abbildungen wird eine Ausführungsform des Abgasreinigungssystems für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 zeigt eine schematische Anordnung eines Abgasreinigungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß dieser Ausführungsform. Der Verbrennungsmotor ist ein Dieselmotor zum Antrieb eines Fahrzeugs mit einem Kraftstoffeinspritzventil 1a, mit dem der Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird. Der Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf den Dieselmotor beschränkt und kann beispielsweise ein Benzinmotor mit Direkteinspritzung sein, in welchem der Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird.
  • Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Abgaskanal 2 verbunden. Der Abgaskanal 2 ist mit einem SCR-Filter 4 vorgesehen, der derart ausgebildet ist, dass ein Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion (nachfolgend der Einfachheit halber auch als „SCR-Katalysator“ bezeichnet) zum selektiven reduzieren von im Abgas enthaltenem NOx unter Verwendung von Ammoniak als ein Reduktionsmittel auf einem Wandstromfilter zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenem partikelförmigem Material (PM) geträgert ist. Der SCR-Katalysator ist derart ausgebildet, dass ein Teil des Zeoliths ionenausgetauscht ist mit einer aktiven Komponente (beispielsweise Cu und/oder Fe), welche die Leistung zur selektiven Reduktion von in dem Abgas enthaltenem NOx aufzeigt. Das Verfahren zur Herstellung des SCR-Katalysators als solchen ist bekannt. Daher wird in dieser Anmeldung auf jegliche ausführliche Erläuterung davon verzichtet. In diesem Zusammenhang existiert eine große Zahl an Poren im Zeolith, und der Ionenaustausch wird auf der Zeolithoberfläche einschließlich der Poren durchgeführt. Der Porendurchmesser des Zeoliths wird dann derart konstruiert, dass der Porendurchmesser geringer als die Größe des Propanmoleküls (ungefähr 0,40 nm) ist, welches die Kraftstoffkomponente ist, die in einer relativ großen Menge in dem von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Abgas enthalten ist, und der Porendurchmesser größer als die Größe des NOx-Moleküls (ungefähr 0,35 nm) und die Größe des Ammoniakmoleküls (ungefähr 0,30 nm) ist, wenn die Katalysatortemperatur des SCR-Katalysators in einem Niedertemperaturbereich, welcher relativ niedrig ist, liegt. Es sei angemerkt, dass der Porendurchmesser von Zeolith gemessen werden kann mittels des bekannten Gasadsorptionsverfahrens, das auf der Verwendung von Argon als die Adsorptionssubstanz basiert. Als der Porendurchmesser von Zeolith wird beispielsweise der Porendurchmesser bezeichnet, der der mittlere Durchmesser in der Porenverteilung ist, welche erhalten wird durch grafische Darstellung des Porendurchmessers und des Porenvolumens auf Basis der auf dem Gasadsorptionsverfahren basierende Messergebnisse. Es ist auch ein anderes Verfahren verfügbar, bei welchem der Mittelwert der Porendurchmesser in der Porenverteilung als der Porendurchmesser von Zeolith bezeichnet wird. Wenn daher die Katalysatortemperatur des SCR-Katalysators in dem vorbestimmten Niedertemperaturbereich liegt, wird üblicherweise ein Zustand erhalten, in welchem in dem Abgas enthaltenes Propan kaum in die Poren des SCR-Katalysators eintritt oder eindringt.
  • Ferner ist in einem Harnstofftank 8 eine wässrige Harnstofflösung gelagert, welche ein Vorläufer von Ammoniak ist, zur Herstellung von Ammoniak, das in dem auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysator als ein Reduktionsmittel fungiert. Die wässrige Harnstofflösung wird dann mittels eines Zuführventils 7, welches auf der stromaufwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 positioniert ist, in das Abgas zugeführt. Die wässrige Harnstofflösung, die von dem Zuführventil 7 zugeführt wird, wird durch die Wärme des Abgases hydrolysiert, um Ammoniak zu erzeugen. Wenn bei dem SCR-Filter 4 Ammoniak ankommt, wird durch den darauf geträgerten SCR-Katalysator Ammoniak adsorbiert. Dann wird die Reduktionsreaktion zwischen Ammoniak und in dem Abgas enthaltenem NOx bewirkt und wird NOx gereinigt. Wie oben beschrieben, wird in dieser Ausführungsform die wässrige Harnstofflösung dem Zuführventil 7 zugeführt. Stattdessen ist es jedoch auch zulässig, dem Abgas direkt Ammoniak oder wässriges Ammoniak zuzuführen.
  • Auf der stromabwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 ist ein Oxidationskatalysator (nachfolgend als „ASC-Katalysator“ bezeichnet) 5 vorgesehen, um Ammoniak zu oxidieren, das aus dem SCR-Filter 4 ausgetreten ist. Der ASC-Katalysator 5 kann ferner ein Katalysator sein, der aufgebaut ist durch Kombinieren des Oxidationskatalysators und des SCR-Katalysators, der unter Verwendung von Ammoniak als dem Reduktionsmittel im Abgas enthaltenes NOx reduziert. In diesem Fall kann der Oxidationskatalysator beispielsweise ausgebildet werden durch Trägern eines Edelmetalls wie Platin (Pt) oder dergleichen auf einen Träger, der als ein Material Aluminiumoxid (Al2O3), Zeolith oder dergleichen verwendet. Der SCR-Katalysator kann ausgebildet werden durch Trägern eines unedlen Metalls (Nichtedelmetall) wie Kupfer (Cu), Eisen (Fe) oder dergleichen auf einen Träger, der Zeolith als ein Material verwendet. Wenn der ASC-Katalysators 5 der Katalysator ist, welcher wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist es daher möglich, HC, CO und Ammoniak, welche im Abgas enthalten sind, zu oxidieren. Ferner ist es möglich, durch Oxidieren eines Teils des Ammoniaks NOx zu erzeugen, und ist es zudem möglich, mit überschüssigem Ammoniak erzeugtes NOx zu reduzieren.
  • Ferner ist auf der stromaufwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 und des Zuführventils 7 ein Oxidationskatalysator 3 vorgesehen, der die Oxidationsfunktion aufweist. Auf der stromaufwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators 3 ist dann ein Kraftstoffzuführventil 6 angeordnet, welches mit Hilfe des in den Oxidationskatalysator 3 strömenden Abgases den Kraftstoff für den Verbrennungsmotor 1 dem Oxidationskatalysator 3 zuführt. Der durch das Kraftstoffzuführventil 6 dem Abgas zugeführte Kraftstoff wird durch den Oxidationskatalysator 3 oxidiert, um die Temperatur des in den auf der stromabwärts liegenden Seite positionierten SCR-Filter 4 strömenden Abgases zu erhöhen.
  • Ferner ist auf der stromaufwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 und auf der stromaufwärts liegenden Seite des Zuführventils 7 ein NOx-Sensor 10 vorgesehen, welcher die NOx-Konzentration in dem in den SCR-Filter 4 strömenden Abgas erfasst. Auf der stromabwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 und des ASC-Katalysators 5 ist ein NOx-Sensor 11 vorgesehen, welcher die NOx-Konzentration in dem Abgas erfasst, welches aus dem SCR-Filter 4 strömt. Ferner ist auf der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators 3 ein Temperatursensor 13 vorgesehen, welcher die Temperatur des aus dem Oxidationskatalysator 3 strömenden Abgases erfasst. Auf der stromabwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 und auf der stromaufwärts liegenden Seite des ASC-Katalysators 5 ist ein Temperatursensor 14 vorgesehen, welcher die Temperatur des aus dem SCR-Filter 4 strömenden Abgases erfasst. Ferner ist auf der stromabwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 ein Druckdifferenzsensor 12 vorgesehen, um den Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck auf der stromaufwärts liegenden Seite und dem Abgasdruck auf der stromabwärts liegenden Seite des SCR-Filters 4 zu erfassen. Dann ist zusammen mit dem Verbrennungsmotor 1 eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 vorgesehen. Die ECU 20 ist die Einheit, welche beispielsweise den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und des Abgasreinigungssystems steuert. Zusätzlich zu den oben beschriebenen NOx-Sensoren 10, 11, dem Druckdifferenzsensor 12 und den Temperatursensoren 13, 14, welche elektrisch mit der ECU 20 verbunden sind, sind beispielsweise ein Kurbelwellensensor 21, ein Gaspedalöffnungsgradsensor 22 und ein Luftmassenmesser 26 an einem Einlasskanal 25 des Verbrennungsmotors 1 installiert. Die Erfassungswerte der jeweiligen Sensoren werden der ECU 20 zugeführt. Daher kann die ECU 20 die Parameter betreffend den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 erfassen einschließlich beispielsweise der Ansaugluftmenge basierend auf dem Erfassungswert des Luftmassenmessers 26, der Abgasströmungsrate berechnet auf der Basis davon, der Motordrehzahl basierend auf der Erfassung durch den Kurbelwellensensor 21 und der Motorlast basieren auf der Erfassung durch den Gaspedalöffnungsgradsensor 22.
  • Ferner ist eine EGR-Vorrichtung 27 vorgesehen, welche den Abgaskanal 2 und den Ansauggaskanal 25 verbindet, so dass ein Teil des aus dem Verbrennungsmotor 1 kommenden Abgases zu der Einlassseite zurückgeleitet wird. Ein EGR-Ventil, welches die Strömungsrate des in der EGR-Vorrichtung 27 zurückgeleiteten Abgases einstellt, weist dann seinen Öffnungsgrad auf, der mittels der ECU 20 gesteuert wird, um beispielsweise die Emission des Verbrennungsmotors 1 zu verbessern.
  • Es sei angemerkt, das in dieser Ausführungsform die NOx-Konzentration in dem in den SCR-Filters 4 strömenden Abgas durch den NOx-Sensor 10 erfasst werden kann. Jedoch ist die NOx-Konzentration des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, für den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 relevant. Daher ist es auch möglich, die NOx-Konzentration in dem in den SCR-Filter 4 strömenden Abgas auf Basis des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 abzuschätzen.
  • Als Antwort auf die wie oben beschrieben erfasste und abgeschätzte NOx-Konzentration im Abgas gibt die ECU 20 dann eine Anweisung an das Zuführventil 7 und wird die wässrige Harnstofflösung in einer zur Reduktion und Reinigung von NOx erforderlichen Menge in das Abgas zugeführt. Beispielsweise kann die Zufuhr der wässrigen Harnstofflösung von dem Zuführventil 7 derart gesteuert werden, dass die durch den SCR-Filter 4 bewirkte tatsächliche NOx-Reinigungsrate, welche mittels der nachfolgend gezeigte Gleichung 1 bestimmt wird, in einem bevorzugten vorbestimmten Bereich im Hinblick auf die Abgasreinigung liegt. Alternativ dazu kann als ein anderes Verfahren die Zufuhrmenge der wässrigen Harnstofflösung von dem Zuführventil 7 basierend auf der an dem SCR-Katalysator adsorbierten abgeschätzten Menge an Ammoniak bestimmt werden. NOx − Reinigungsrate = 1 − ( Erfassungswert des Nox − Sensors 11 ) / ( Erfassungswert des Nox − Sensors 10 )
    Figure DE102016217126B4_0001
  • Bei dem auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysator wird in diesem Fall die darin enthaltene aktive Komponente folglich aufgrund des Anhaftens des in dem Abgas enthaltenen Kraftstoffs bedeckt und geht manchmal in einen derartigen Zustand über, dass die NOx-Reduktionsfähigkeit, welche ursprünglich aufgezeigt wird, nicht in ausreichendem Maße aufgezeigt werden kann, d.h. geht in den Kraftstoffvergiftungszustand über. Insbesondere wenn die Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators sich in dem Kraftstoffvergiftungszustand befinden, ist folglich ein relativ großer Bereich der Oberfläche des Zeoliths mit der Kraftstoffkomponente bedeckt. Daher kann die Reduktionsreaktion von NOx, welche durch das erzeugte Ammoniak verursacht wird, nicht in ausreichendem Maße eingesetzt werden und ist die NOx-Reinigungsrate des Abgasreinigungssystems verringert. Angesichts dessen wird zum Zweck des Oxidierens und Entfernens des an den Innenabschnitten der Zeolithporen des auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysators anhaftenden Kraftstoffs der Temperaturerhöhungsvorgang durchgeführt, in welchem die Temperatur des SCR-Katalysators auf eine vorbestimmte Zieltemperatur erhöht wird, bei der der anhaftende Kraftstoff oxidiert und entfernt wird. Im Speziellen wird bei dem Temperaturerhöhungsvorgang der Kraftstoff mittels des Abgases dem Oxidationskatalysator 3 zugeführt und wird die Abgastemperatur erhöht entsprechend der Oxidationsreaktion des Kraftstoffs, welche durch den Oxidationskatalysator 3 bewirkt wird. Somit wird die Temperatur des gesamten SCR-Filters 4 einschließlich des SCR-Katalysators erhöht.
  • Bei diesem Vorgang kann in dem Temperaturerhöhungsvorgang zum Auflösen des Kraftstoffvergiftungszustands in den Innenabschnitten der Zeolithporen des SCR-Katalysators das Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor 1 im Hinblick auf die Art der Zufuhr des Kraftstoffs zu dem Oxidationskatalysator 3 zwei Zuführarten anwenden. Zuerst wird die Form angewendet, bei welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffzuführventil 6 dem Abgas zugeführt wird, wobei der zugeführte Kraftstoff in den Oxidationskatalysator 3 strömt und der Kraftstoff darin einer Oxidationsreaktion unterliegt, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Zweitens wird die Form angewendet, bei der die Kraftstoffeinspritzbedingung in dem Zylinder des Verbrennungsmotors 1 angepasst wird und somit der Kraftstoff in dem Abgas enthalten ist, das von dem Verbrennungsmotor 1 in den Abgaskanal 2 ausgestoßen wird. Der Kraftstoff strömt in den Oxidationskatalysator 3 und der Kraftstoff wird darauf der Oxidationsreaktion unterzogen, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Das Ausführen der Nacheinspritzung in dem Verbrennungsmotor 1 kann beispielhaft angeführt werden für die Anpassung der Kraftstoffeinspritzbedingung.
  • Die Nacheinspritzung ist die Kraftstoffeinspritzung, die zum Zeitpunkt durchgeführt wird, bei dem der eingespritzte Kraftstoff kaum ein Beitrag zur Leistung des Verbrennungsmotors 1 liefert, beispielsweise in einem späten Stadium des Expansionstakts oder während des Auslasstakts. Daher wird ein großer Teil des mittels der Nacheinspritzung eingespritzten Kraftstoffs dem Hochtemperaturabgas in der Verbrennungskammer ausgesetzt, obwohl der große Teil des Kraftstoffs nicht der Verbrennung unterzogen wird. Daher besteht eine Neigung derart, dass dessen Molekulargewicht, welches zum Zeitpunkt des Einströmens in den Abgaskanal 2 bereit gestellt wird, geringer ist als das Molekulargewicht des Kraftstoffs, der dem Abgas mittels des Kraftstoffzufuhrventils 6 zugeführt wird. Daher wird die Oxidationsreaktion des Kraftstoffs im Oxidationskatalysator 3 für den Kraftstoff, der mittels der Nacheinspritzung zugeführt wird, erleichtert als vergleichsweise bei dem Kraftstoff, der mittels des Kraftstoffzuführventils 6 zugeführt wird. Andererseits wird die Nacheinspritzung zu dem Zeitpunkt durchgeführt, bei dem der eingespritzte Kraftstoff kaum zur Leistung des Verbrennungsmotors 1 beiträgt, beispielsweise in einem späten Zustand des Expansionstakts, wie oben beschrieben. Daher besteht die Tendenz, dass ein Anhaften des eingespritzten Kraftstoffs an die Innenwandoberfläche des Zylinders auftritt. Ferner ist während der Nacheinspritzung das Einleiten des EGR-Gases in die Verbrennungskammer, welche mittels der EGR-Vorrichtung 27 durchgeführt wird, beschränkt. Daher neigt die Abgasemission dazu während der Nacheinspritzung verschlechtert zu sein.
  • Wenn in diesem Prozess der Temperaturerhöhungsvorgang durchgeführt wird, um den Kraftstoffvergiftungszustand aufzulösen, dann wird der Kraftstoff in dem Oxidationskatalysator 3 der Oxidationsreaktion unterzogen, um die Temperatur des Oxidationskatalysators 3 zu erhöhen, und wird die Temperatur des in den SCR-Filter 4 strömenden Abgases erhöht, in dem Fall, dass die Kraftstoffzufuhr durch entweder das Kraftstoffzuführventils 6 durchgeführt wird oder die Kraftstoffzufuhr durch die Nacheinspritzung durchgeführt wird. Als Folge davon wird die Filtertemperatur des SCR-Filters 4 erhöht und wird die Temperatur des darauf geträgerten SCR-Katalysators auf die vorbestimmte Zieltemperatur erhöht. Wenn gemäß der wie oben beschriebenen Zufuhr des Kraftstoffs der Oxidationskatalysator eine hohe Temperatur aufweist, ist die Oxidation des Kraftstoffs erleichtert. Als eine Folge der Oxidationsreaktion des Kraftstoffs wird jedoch durch den Oxidationskatalysator 3 der Kraftstoff mit relativ geringen Molekulargewichten erzeugt und strömt der Kraftstoff zudem leicht in den auf der stromabwärts liegenden Seite angeordneten SCR-Filter 4. Ferner unterliegt der SCR-Filter 4 selbst ebenfalls der Temperaturerhöhung auf einen vorbestimmten Hochtemperaturbereich (beispielsweise nicht weniger als 400 Grad), welcher die oben beschriebene vorbestimmte Zieltemperatur einschließt. In dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich wird der Kraftstoff mit geringen Molekulargewichten leicht durch den auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysator gebildet. Als Folge davon ergeben sich viele Möglichkeiten für den SCR-Filter 4, dem Kraftstoff mit relativ geringen Molekulargewichten ausgesetzt zu sein. Der Kraftstoff tritt oder dringt leicht in die Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators ein. Wenn der SCR-Filter 4 dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich ausgesetzt wird, wird ferner eine Situation geschaffen, bei der die Poren des Zeoliths zur Bildung des SCR-Katalysators einer Durchmesserausdehnung unterliegen und somit der Kraftstoff noch leichter in die Abschnitte im Poreninneren eintritt. Daher befindet sich der SCR-Katalysator als solches in einer Situation (Situation die leicht einer Vergiftung unterliegt) in welcher der SCR-Katalysator als solches ziemlich leicht der Vergiftung unterliegt, da die Katalysatortemperatur, die in den Temperaturerhöhungsvorgang erreicht werden soll, um die Temperatur so zu erhöhen, dass der Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufgelöst wird, auch die Temperatur ist, die in dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt.
  • Angesichts des oben dargelegten wird in dem Abgasreinigungssystem des Verbrennungsmotors 1 die Kraftstoffzufuhr zu dem Oxidationskatalysator 3 welche der Kraftstoffzuführbedingung unter Berücksichtigung der Tatsache folgt, dass der SCR-Katalysator sich in der Situation befindet, in der er leicht einer Vergiftung unterliegt, während des Temperaturerhöhungsvorgangs durchgeführt wird, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen. Es sei angemerkt, dass die Steuerung (Vergiftungsauflösungssteuerung), die durchgeführt wird zum Auflösen der Kraftstoffvergiftung der Innenabschnitte der Zeolithporen, später auf Basis der 4A und 4B beschrieben wird. Vor ihrer Erläuterung wird auf Basis der 2 bzw. 3 eine Erläuterung gegeben hinsichtlich des Vorgangs zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation und des Vorgangs zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff, welche relevant sind für den in der Vergiftungsauflösungssteuerung durchgeführten Prozesse. Es sei angemerkt, dass der in 2 gezeigte Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation, der in 3 gezeigte Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff und die in den 4A und 4B gezeigte Vergiftungsauflösungssteuerung mittels in der ECU 20 gespeicherter Steuerprogramme ausgeführt werden.
  • Der Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation wird auf Basis der 2 erläutert. Der Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation ist der Vorgang zur Berechnung der Information hinsichtlich der Reinigungsrate von NOx, welche durch den auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysator bereitgestellt wird, d.h. dem Verhältnis zur Angabe, bis zu welchem Ausmaß im Abgas enthaltenes NOx durch den SCR-Katalysator reduziert und entfernt wird. Der Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation wird dann zu vorbestimmten Zeitpunkten unabhängig von der nachfolgend beschriebenen Vergiftungsauflösungssteuerung wiederholt ausgeführt. Als erstes wird in S101 entsprechend der relevanten Parameter bei der NOx-Reinigung des SCR-Filters 4 die Referenz-NOx-Reinigungsrate abgeschätzt, die von dem SCR-Filter 4 ursprünglich aufgezeigt wird, d.h. die NOx-Reinigungsrate, die bereitgestellt wird wenn der Kraftstoffvergiftungszustand nicht verursacht ist. Im Speziellen speichert die ECU 20 basierend auf der Tatsache, dass die durch den SCR-Filter 4 hervorgebrachte NOx-Reinigungsrate beeinflusst ist durch beispielsweise die Temperatur des SCR-Filters 4 und die Abgasströmungsrate, vorab ein durch im Voraus durchgeführte Experimente erhaltenes Kennfeld, welches die Korrelation zwischen der Temperatur des SCR-Filters 4, der Abgasströmungsrate und der NOx-Reinigungsrate darstellt. Im Schritt S101 wird dann auf das Kennfeld zugegriffen unter Verwendung der Argumente der Temperatur des SCR-Filters 4 während des Vorgangs und der Strömungsrate des durch den SCR-Filter 4 strömenden Abgases. Auf diese Weise wird die Referenz-NOx-Reinigungsrate abgeschätzt, die ursprünglich von dem SCR-Filter 4 aufgezeigt wird. Es sei angemerkt, dass die ursprünglich aufgezeigte Referenz-NOx-Reinigungsrate unter der Annahme bereitgestellt wird, dass an dem SCR-Filter 4 Ammoniak anhaftet, welches zur Reduktion und Reinigung von NOx geeignet ist. Ferner wird die Temperatur des SCR-Filters 4 unter Verwendung des Erfassungswerts des Temperatursensors 14 erfasst. Die Strömungsrate des durch den SCR-Filter 4 strömenden Abgases wird unter Verwendung von beispielsweise dem Erfassungswert des Luftmassenmessers 26 und der Kraftstoffeinspritzmenge in dem Verbrennungsmotor 1 erfasst. Wenn der Vorgang von S101 beendet ist, fährt das Programm mit S102 fort.
  • In S102 wird die NOx-Reinigungsrate berechnet, welche tatsächlich von dem SCR-Filter 4 aufgezeigt wird. Im Speziellen wird entsprechend der oben beschriebenen Gleichung 1 die tatsächliche NOx-Reinigungsrate auf Basis der durch die NOx-Sensoren 10, 11 erhaltenen Erfassungswerte erfasst. Wenn der Vorgang von S102 beendet ist, fährt das Programm mit S103 fort.
  • In S103 wird dann der Abweichungsbetrag Pa der NOx-Reinigungsrate berechnet mittels eines Vergleichs der in S101 abgeschätzten Referenz-NOx-Reinigungsrate und der in S102 gemessenen tatsächlichen NOx-Reinigungsrate. Der Abweichungsbetrag Pa der NOx-Reinigungsrate ist der Parameter zur Angabe des Grads der Abweichung, um den die von dem SCR-Filter 4 aufgezeigte tatsächliche NOx-Reinigungsrate von der ursprünglich aufgezeigten Referenz-NOx-Reinigungsrate abweicht. Am Einfachsten wird der Abweichungsbetrag Pa der NOx-Reinigungsrate berechnet als die Differenz, die erhalten wird, indem die tatsächliche NOx-Reinigungsrate von der abgeschätzten Referenz-NOx-Reinigungsrate abgezogen wird. Dabei bedeutet, dass je größer der Abweichungsbetrag Pa der NOx-Reinigungsrate ist, desto stärker ist die tatsächliche NOx-Reinigungsrate des SCR-Filters 4 gegenüber der ursprünglich aufgezeigten Referenz-NOx-Reinigungsrate abgesenkt. Mit anderen Worten, der Abweichungsbetrag Pa der NOx-Reinigungsrate stellt den Grad der Abnahme der NOx-Reduktionsfähigkeit des SCR-Katalysators dar. Wenn der Vorgang von S103 beendet ist, wird der Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation beendet.
  • Als Nächstes wird auf Basis der 3 der Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff erläutert. Der Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff ist der Vorgang zur Berechnung der Information hinsichtlich der Menge an Kraftstoff, die an dem auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysator anhaftet. Der Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff wird dann unabhängig von der später beschriebenen Vergiftungsauflösungssteuerung wiederholt ausgeführt. Als erstes wird in S201 die Kraftstoffkonzentration des von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Abgases berechnet. Im Speziellen speichert die ECU 20 ein Kennfeld, in welchem die Korrelation zwischen der Motorlast des Verbrennungsmotors 1, der Motordrehzahl und der Kraftstoffkonzentration des Abgases gespeichert ist. Die Kraftstoffkonzentration wird berechnet auf Basis der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der Motordrehzahl durch Anwenden des Kennfelds. Es sei angemerkt, dass der Kraftstoff, der dem Oxidationskatalysator 3 zum Durchführen des Temperaturerhöhungsvorgangs zum Auflösen der Kraftstoffvergiftung mittels des Abgases zugeführt wird, sich nicht in der Kraftstoffkonzentration des Abgases widerspiegelt.
  • Anschließend wird in S202 die in den Oxidationskatalysator 3 strömende Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit berechnet. In diesem Prozess wird, wenn die Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffzuführventils 6 oder die Kraftstoffzufuhr mittels der Nacheinspritzung durchgeführt wird, die Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit, die den Oxidationskatalysator 3 strömt, unter Berücksichtigung des zugeführten Kraftstoffs berechnet. Wenn die Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffzuführventils 6 oder die Kraftstoffzufuhr mittels der Nacheinspritzung durchgeführt wird, wird im Speziellen der zugeführte Kraftstoff dem Wert hinzugefügt, welcher erhalten wird durch Multiplizieren der in S201 berechneten Kraftstoffkonzentration mit der Abgasströmungsrate, wobei dadurch die die in den Oxidationskatalysator 3 strömende Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit berechnet wird.
  • Anschließend wird in S203 die Temperatur des Oxidationskatalysators 3 auf Basis des mittels des Temperatursensors 13 erhaltenen Erfassungswerts berechnet. Das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 3 (Fähigkeit des Verbrauchs an Kraftstoff pro Zeiteinheit), das zu diesem Zeitpunkt bereitgestellt wird, wird dann auf Basis der Temperatur des Oxidationskatalysators und der Abgasströmungsrate berechnet. Im Speziellen besteht eine derartige Tendenz, dass die Oxidationsfähigkeit des Oxidationskatalysators 3 umso größer ist, je mehr dessen Temperatur erhöht wird. Ferner besteht eine derartige Tendenz, dass das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 3 umso größer ist, je größer die Strömungsrate des in den Oxidationskatalysator 3 strömenden Abgases ist. Demgemäß ist in der ECU 20 ein Kennfeld gespeichert, welches die Tendenzen widerspiegelt. Auf das Kennfeld wird zugegriffen unter Verwendung der Argumente der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 und der Abgasströmungsrate. Somit ist es möglich, das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 3 zu berechnen (d.h., den Oxidationsquotienten oder die Oxidationsrate zur Angabe, bis zu welchem Ausmaß der in den Oxidationskatalysator 3 strömende Kraftstoff oxidiert wird).
  • Anschließend wird in S204 die Kraftstoffmenge HCi des in den SCR-Filter 4 strömenden Abgases entsprechend dem folgenden Ausdruck basierend auf den oben beschriebenen Ergebnissen von S201 bis S203 berechnet. Kraftstoffmenge HCi = ( Menge des in den Oxidationskatalysator 3 str o ¨ menden Kraft − stoffs ) × ( 1 − Oxidationsquotient als Oxidationsverm o ¨ gen des Oxidationskata − lysators 3 )
    Figure DE102016217126B4_0002
  • Es sei angemerkt, dass der Oxidationsquotient des Kraftstoffs in Bezug auf dem Oxidationskatalysator 3 manchmal von dem Molekulargewicht des Kraftstoffs abhängt. Das heißt, wenn der zugeführte Kraftstoff der Kraftstoff mit dem geringen Molekulargewicht ist, wird der Kraftstoff relativ leicht oxidiert. Wenn demgegenüber der zugeführte Kraftstoff der Kraftstoff mit dem hohen Molekulargewicht ist, wird der Kraftstoff kaum oxidiert. Angesichts des oben erwähnten ist, wenn der Kraftstoff mittels der Nacheinspritzung zugeführt wird, bei welcher der Kraftstoff mit dem relativ geringem Molekulargewicht zugeführt wird, es auch geeignet, dass der durch den Oxidationskatalysator 3 bewirkte Oxidationsquotient hoch festgesetzt wird als vergleichsweise wenn der Kraftstoff mittels des Kraftstoffzuführventils 6 zugeführt wird, durch welches der Kraftstoff mit dem relativ hohen Molekulargewicht zugeführt wird.
  • Anschließend wird in S205 die pro Zeiteinheit in dem SCR-Filter 4 oxidierte Kraftstoffmenge berechnet. Wenn der SCR-Filter 4 entsprechend der später beschriebenen Vergiftungsauflösungssteuerung der Temperaturerhöhung unterzogen wird oder wenn die Temperatur des SCR-Filters 4 aus einem anderen Grund erhöht wird, dann wird in einigen Fällen der an dem SCR-Filter 4 anhaftende Kraftstoff oxidiert. Demgemäß wird vorab in der ECU 20 ein Kennfeld gespeichert, welches die Korrelation zwischen der Temperatur des SCR-Filters 4 und der Kraftstoffmenge, die damit oxidiert werden kann, definiert. Ferner wird in S205 unter Verwendung eines Arguments der Temperatur des SCR-Filters 4 auf das Kennfeld zugegriffen. Somit wird zu diesem Zeitpunkt die durch den SCR-Filter 4 oxidierte Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit berechnet.
  • Anschließen wird in S206 die anhaftende Kraftstoffmenge HCa berechnet, welches die an dem SCR-Filter 4 anhaftende Menge an Kraftstoff ist. Im Speziellen wird zu der anhaftenden Kraftstoffmenge, welche durch den vorherigen Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff erfasst wurde, der Unterschied zwischen der wie in S204 berechneten in den SCR-Filter 4 strömende Kraftstoffmenge HCi pro Zeiteinheit und der wie in S205 berechneten pro Zeiteinheit durch den SCR-Filter 4 oxidierte Kraftstoffmenge (d.h., Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit, die von dem SCR-Filter 4 verschwindet) addiert. Somit ist es möglich, die anhaftende Kraftstoffmenge HCa des SCR-Filters 4 zum vorliegenden Zeitpunkt zu berechnen. Das heißt, die Unterschiede werden nacheinander aufaddiert und wird somit die zum gegenwärtigen Zeitpunkt anhaftende Kraftstoffmenge HCa berechnet.
  • Wie oben beschrieben werden der in 2 gezeigte Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation und der in 3 gezeigte Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff zu vorgegebenen Zeitpunkten durch die ECU 20 wiederholt ausgeführt, unabhängig von der in den 4A und 4B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung. Unter dieser Voraussetzung wird nachfolgend die Vergiftungsauflösungssteuerung auf Basis der 4A und 4B erläutert. Es sei angemerkt, dass bei der Vergiftungsauflösungssteuerung der Temperaturerhöhungsvorgang für den SCR-Filter 4 durchgeführt wird mittels der Kraftstoffzufuhr unter Anwendung der Nacheinspritzung.
  • Als erstes wird in S301 der mittels des Vorgangs zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation berechnete Abweichungsbetrag Pa der NOx-Reinigungsrate erfasst. Anschließend wird in S302 die mittels des Vorgangs zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff berechnete anhaftende Kraftstoffmenge HCa erfasst. Anschließend wird in S303 die Temperatur des einströmenden Gases, welches die Temperatur des in den SCR-Filter 4 strömenden Abgases ist, erfasst auf Basis des Erfassungswerts des Temperatursensors 13. Es sei angemerkt, dass für eine korrekte Berücksichtigung des Kraftstoffvergiftungszustands des SCR-Filters 4 die jeweiligen Zeitpunkte für eine Berechnung des in S301 erfassten Abweichungsbetrags Pa und der in S302 erfassten anhaftenden Kraftstoffmenge HCa vorzugsweise so nah wie möglich an den Zeitpunkten zur Ausführung des Vorgangs von S303 vorgesehen werden. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass die zuletzt berechneten für den Abweichungsbetrag Pa und die anhaftende Kraftstoffmenge HCa verwendet werden. In S304 wird dann beurteilt, ob die Innenabschnitte der Zeolithporen des auf den SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysators sich in dem Kraftstoffvergiftungszustand befinden oder nicht auf Basis des in S301 erfassten Abweichungsbetrags Pa, der in S302 erfassten anhaftenden Kraftstoffmenge HCa und der in S303 erfassten Gaseinströmtemperatur des in den SCR-Filter 4 strömenden Gases. Auch wenn der Kraftstoff an den Endflächen des Zeoliths in dem SCR-Katalysator anhaftet, wird, wenn die Abgastemperatur eine relativ hohe Temperatur ist, der anhaftende Kraftstoff dann leicht den Hochtemperaturabgas ausgesetzt und wird somit der Kraftstoffvergiftungszustand mühelos aufgelöst. Wenn demgegenüber die Poreninnenabschnitte des Zeoliths in den Kraftstoffvergiftungszustand übergehen, werden die Poreninnenabschnitte kaum direkt dem Hochtemperaturabgas ausgesetzt. Es wird daher davon ausgegangen, dass auch wenn die Temperatur des in den SCR-Filter 4 strömenden Abgases eine relativ hohe Temperatur ist, die NOx-Reduktionsfähigkeit des SCR-Katalysators durch den auftretenden Kraftstoffvergiftungszustand auf einfache Weise beeinflusst wird. Wenn man diesen Punkt berücksichtig, ist in S304, wenn die Gaseinströmtemperatur des in den SCR-Filter 4 strömenden Gases eine Referenzabgastemperatur übersteigt, wenn der Abweichungsbetrag Pa einen vorbestimmten Abweichungsbetrag übersteigt und die anhaftende Kraftstoffmenge HCa eine vorbestimmte aufsummierte Menge übersteigt, dann möglich, angemessen zu beurteilen, dass die Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators in den Kraftstoffvergiftungszustand übergehen. Das heißt, dass auch wenn die Gaseinströmtemperatur des in den SCR-Filter strömenden Gases die Referenzabgastemperatur übersteigt, bei welcher der an den Endflächen anhaftende Kraftstoff oxidiert und entfernt wird, dann beurteilt wird, dass die Abnahme der NOx-Reinigungsrate durch den an den Innenabschnitten der Zeolithporen verursachten Kraftstoffvergiftungszustand verursacht ist, wenn die anhaftende Kraftstoffmenge HCa beträchtlich groß ist und der Abweichungsbetrag Pa beträchtlich groß ist. Wenn die Beurteilung in S304 bejahend ist, fährt die Routine mit S305 fort. Wenn eine verneinende Beurteilung getroffen wird, ist diese Steuerung beendet.
  • In S305 wird beurteilt, ob die Abgastemperatur Td des in den Oxidationskatalysator 3 strömenden Gases eine vorbestimmte Abgastemperatur T0 übersteigt oder nicht. Die vorbestimmte Abgastemperatur T0 ist ein Grenzwert der Abgastemperatur, bei welcher der Oxidationskatalysator 3 die Oxidationsreaktion verursachen kann, welche in der Lage ist, die Temperatur des SCR-Filters 4, der an der stromabwärts liegenden Seite positioniert ist, zu erhöhen ohne zuzulassen, dass der zugeführte Kraftstoff aus dem Oxidationskatalysator 3 ausströmt, wenn der Kraftstoff mit Hilfe des Abgases dem Oxidationskatalysator 3 zugeführt wird mittels der in S308 durchgeführten Nacheinspritzung, was später beschrieben wird. Wenn die Abgastemperatur des in dem Oxidationskatalysator 3 strömenden Gases nicht größer ist als die vorbestimmte Abgastemperatur T0, wird daher davon ausgegangen, dass es schwierig ist, die Temperaturerhöhung des SCR-Katalysators in Erwägung zu ziehen, auch wenn der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 3 zugeführt wird. Es sei angemerkt, dass die Abgastemperatur Td des in den Oxidationskatalysator 3 strömenden Gases als die Abgastemperatur des von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenen Gases angesehen werden kann. Somit kann die Abgastemperatur auf Basis der Motorlast des Verbrennungsmotors 1 und der Motordrehzahl berechnet werden. Wenn die in S305 durchgeführte Beurteilung bejaht wird, fährt die Routine mit S306 fort. Wenn die Beurteilung verneint wird, fährt die Routine mit S309 fort.
  • In S306 wird beurteilt, ob der Verbrennungsmotor 1 sich in dem Betriebszustand befindet, in welchem der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 3 mittels der Nacheinspritzung zugeführt werden kann oder nicht, d.h., ob die Nacheinspritzung ausgeführt werden kann oder nicht, um den Temperaturerhöhungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung zu bewirken, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen. Wenn, wie oben beschrieben, die Nacheinspritzung durchgeführt wird, ist es notwendig, den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 zu beschränken, einschließlich beispielsweise dem Einleiten des EGR-Gases mittels der EGR-Vorrichtung 27. Wenn das Einleiten des EGR-Gases beschränkt wird, kann dann die Abgasemission verschlechtert sein. Demgemäß ist es bevorzugt, dass die Nacheinspritzung innerhalb eines Bereichs ausgeführt wird, in welchem die Abgasemission des Verbrennungsmotors 1 zulässig ist. Der Beurteilungsprozess in S306 wird durchgeführt, um zu beurteilen, ob der Verbrennungsmotor sich in dem Betriebszustand befindet, welcher im Hinblick auf die Abgasemission in der Lage ist, die Nacheinspritzung durchzuführen, oder nicht. Wenn in S306 die Beurteilung bejaht wird, fährt die Routine mit S307 fort. Wenn die Beurteilung verneint wird, fährt die Routine mit S309 fort.
  • Anschließend wird basierend auf der Tatsache, dass die Beurteilung in S306 bejaht wurde, in S307 die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1 berechnet, welches der Maximalwert der Kraftstoffzuführmenge pro Zeiteinheit innerhalb eines Bereichs ist, in welchem der zugeführte Kraftstoff nicht aus dem Oxidationskatalysator 3 ausströmt, wenn der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 3 mittels der Nacheinspritzung zugeführt wird, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen. Die Kraftstoffzuführbedingung bei der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 entspricht der „Kraftstoffzuführbedingung, bei welcher der Kraftstoff nicht aus der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators ausströmt“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Vorgang wird der dem Oxidationskatalysator 3 zugeführte Kraftstoff an dem Oxidationskatalysator 3 der Oxidationsreaktion mit Sauerstoff unterzogen. Die Effizienz der Oxidationsreaktion hängt in großem Maße von der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 ab. Die Chance einer Reaktion zwischen dem Kraftstoff und Sauerstoff an dem Oxidationskatalysator 3 hängt ferner in großem Maße von der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Oxidationskatalysator 3 strömenden Abgases ab. Daher zeigt der Oxidationskatalysator 3 die folgende Tendenz auf. Das heißt, der zugeführte Kraftstoff strömt kaum aus, wenn die Temperatur des Oxidationskatalysators 3 stärker erhöht wird. Demgegenüber strömt der zugeführte Kraftstoff leichter aus dem Oxidationskatalysator 3 aus, wenn die Abgasströmungsrate weiter erhöht wird.
  • Angesichts des obigen ist basierend auf der Tendenz die Korrelation zwischen der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1, der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 und der Abgasströmungsrate wie in 5 gezeigt. Das heißt, je höher die Temperatur des Oxidationskatalysators 3 ist, desto größer ist die einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1, wenn die Abgasströmungsrate konstant ist. Ferner ist die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1 umso kleiner je größer die Abgasströmungsrate ist, wenn die Oxidationskatalysatortemperatur konstant ist. Es sei angemerkt, dass die Korrelation bestimmt wird im Hinblick auf das Ausströmen des zugeführten Kraftstoffs aus dem Oxidationskatalysator 3. Die Korrelation wird nicht bestimmt hinsichtlich der Temperaturerhöhung des auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysators. Es wird dann in dem Speicher der ECU 20 ein Kennfeld gespeichert, welches die in 5 gezeigte Korrelation darstellt. In S307 wird auf das Kennfeld zugegriffen unter Anwendung der Argumente der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 und der Abgasströmungsrate und wird somit die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1 berechnet. Wenn der Prozess von S307 abgeschlossen ist, fährt die Routine mit S308 fort.
  • In S308 wird die in dem Verbrennungsmotor 1 mittels der Nacheinspritzung durchgeführte Kraftstoffzufuhr entsprechend der in S307 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 durchgeführt. Demgemäß wird der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 3 zugeführt, um den Temperaturerhöhungsvorgang durchzuführen. Die Zuführmenge ist jedoch nicht eine Menge, die das Ausströmen aus dem Oxidationskatalysator 3 verursacht. Wenn der Prozess von S308 beendet ist, wird dann der Abweichungsbetrag Pa der NOx-Reinigungsrate zum gegenwärtigen Zeitpunkt erfasst (Prozess von S310), welcher berechnet wird mittels des Vorgangs zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation, welcher unabhängig von dieser Steuerung ausgeführt wird. Dann wird in dem danach ausgeführten S311 auf Basis des erfassten Abweichungsbetrags Pa beurteilt, ob der Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufgelöst ist oder nicht. Im Speziellen ist es möglich, auf angemessene Weise zu beurteilen, dass der Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufgelöst ist, wenn der Abweichungsbetrag Pa nicht größer ist als ein Abweichungsbetrag des Auflösungszustands PaO, welcher erhalten wird durch die Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustands der Innenabschnitte der Zeolithporen. Wenn in S311 die Beurteilung bejaht wird, dann wird die Routine mit S 132 fortfahren und wird die auf der Nacheinspritzung basierende Kraftstoffzufuhr gestoppt. Wenn demgegenüber die Beurteilung in S311 verneint wird, werden die Prozesse von S305 und die nachfolgenden wiederholt.
  • Wenn ferner die in den oben beschriebenen S305, S306 durchgeführte Beurteilung verneint wird, dann fährt die Routine mit S309 fort und wird die auf der Nacheinspritzung basierende Kraftstoffzufuhr für den Temperaturerhöhungsvorgang gestoppt. Es sei angemerkt, dass wenn die auf der Nacheinspritzung basierende Kraftstoffzufuhr nicht zu dem Zeitpunkt durchgeführt wird, bei dem die Routine mit S309 fortfährt, der Zustand, bei dem die Kraftstoffzufuhr auf Basis der Nacheinspritzung nicht durchgeführt wird, kontinuierlich aufrechterhalten wird. Nach dem Prozess des S309 wird diese Steuerung beendet.
  • Wie oben beschrieben wird gemäß der in den 4A und 4B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung in dem Temperaturerhöhungsvorgang der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 3 mittels der Nacheinspritzung zugeführt, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysators aufzulösen. Die Zuführmenge des Kraftstoffs pro Zeiteinheit während dieses Vorgangs ist der Maximalwert (die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1), der in dem Bereich enthalten ist, in welchem der Ausfluss des Kraftstoffs aus dem Oxidationskatalysator 3 nicht bewirkt wird. Demgemäß ist es möglich, den an den Innenabschnitten der Zeolithporen anhaftenden Kraftstoff zu oxidieren und zu entfernen, während vermieden wird, dass der Kraftstoff mit den niedrigen Molekulargewichten in den SCR-Filter 4 strömen kann, welcher mittels des Temperaturerhöhungsvorgangs der hohen Temperatur ausgesetzt ist. Auf diese Weise ist es möglich, bevorzugt den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen aufzulösen.
  • Es sei angemerkt, dass in der oben beschriebenen Ausführungsform die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1, welches die Kraftstoffzuführmenge pro Zeiteinheit mittels der Nacheinspritzung während des Temperaturerhöhungsvorgangs ist, der Maximalwert innerhalb des Bereichs ist, in welchem das Ausströmen des Kraftstoffs aus dem Oxidationskatalysator 3 nicht bewirkt wird. Es ist jedoch nicht notwendigerweise unabdingbar, dass die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1 der Maximalwert sein sollte. Es ist auch zulässig, dass die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1 ein Wert ist, der kleiner als der Maximalwert ist. Es sollte jedoch das Augenmerkt auf die Tatsache gelegt werden, dass die Zeit, die erforderlich ist, damit die Temperatur des Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion die vorbestimmte Zieltemperatur erreicht, verlängert ist, da die durch den Oxidationskatalysator 3 bewirkte Erhöhungsgeschwindigkeit der Abgastemperatur verringert ist, wenn die Kraftstoffzufuhrmenge pro Einheit auf Basis der Nacheinspritzung verringert ist.
  • In dieser Ausführungsform führt beispielsweise die ECU 20 die Prozesse von S301 bis S304 in der oben beschriebenen Vergiftungsauflösungssteuerung durch und wird somit die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninneren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Ferner führt beispielsweise die ECU 20 die Nacheinspritzung in S308 entsprechend der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1, welche in S307 berechnet wird, durch und wird somit die Temperaturerhöhungssteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Es sei angemerkt, dass für die oben beschriebene Vergiftungsauflösungssteuerung das Beispiel der Kraftstoffzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt ist durch das Kraftstoffeinspritzventil 1a, welches für den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 installiert ist, und die ECU 20, welche die Anweisung an das Kraftstoffeinspritzventil 1a gibt, so dass die Nacheinspritzung durchgeführt wird. 1 offenbart jedoch ferner das Kraftstoffzuführventil 6, welches entsprechend der Anweisung von der ECU 20 betrieben wird, als der Aufbau, der ebenfalls in der Kraftstoffzuführeinheit enthalten ist.
  • Erste modifizierte Ausführungsform
  • Im Fall des in 1 gezeigten Abgasreinigungssystems für den Verbrennungsmotor 1 wird ferner der SCR-Katalysator, in welchem die Innenabschnitte der Zeolithporen in den Kraftstoffvergiftungszustand übergehen, von dem SCR-Filter 4 geträgert. Der SCR-Filter 4 besitzt zusätzlich zu der von dem SCR-Katalysator bewirkten Fähigkeit zur NOx-Reduktion zudem eine Fähigkeit zum Sammeln von in dem Abgas enthaltenem PM. PM wird durch den SCR-Filter 4 gesammelt, und es ist somit möglich, die nach außen abgegebene PM-Menge zu unterdrücken. Wenn in diesem Fall der Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufgelöst wird, wenn die Temperatur des SCR-Filters 4 auf eine Temperatur erhöht wird, bei welcher darin angesammeltes PM oxidiert wird (die Temperatur ist höher als die Temperatur zum Oxidieren des an den Innenabschnitten der Zeolithporen anhaftenden Kraftstoffs), dann ist zudem möglich, die Oxidation und Entfernung von angesammelten PM zu realisieren, während die Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators in Erwägung gezogen wird. Wenn die PM-Ansammlungsmenge des SCR-Filters 4 erhöht ist, wird irgendeine Beeinflussung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 ausgeübt. Es ist daher nützlich, angesammeltes PM geeignet zu oxidieren und zu entfernen.
  • Ausgehend von der zuvor genannten Tatsache ist es in der oben beschriebenen in den 4A und 4B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung zudem angebracht, dass die vorbestimmte Zieltemperatur, welche die mittels der Nacheinspritzung zu erreichende Temperatur des SCR-Filters 4 ist, anstelle der Temperatur, bei welcher es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen, verändert wird zu einer Temperatur, welche höher als die Temperatur ist, die in einem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, und welche die Temperatur ist, bei der es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen und es zudem möglich ist, angesammeltes PM zu oxidieren und zu entfernen.
  • Zweite modifizierte Ausführungsform
  • In der in den 4A und 4B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung wird die Kraftstoffzufuhr, die auf der Nacheinspritzung basiert, entsprechend der in S307 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 ausgeführt zum Zweck des oben beschriebenen Temperaturerhöhungsvorgangs. Wenn der wie oben beschriebene Temperaturerhöhungsvorgang ausgeführt wird, ist jedoch die Zufuhrmenge des Kraftstoffs pro Zeiteinheit für eine Zufuhr zu dem Abgas die Menge, die unterdrückt ist, damit sie innerhalb des Bereichs liegt, in dem der Kraftstoff nicht aus dem Oxidationskatalysator 3 ausströmt. Daher ist die Erhöhungsgeschwindigkeit der Abgastemperatur verringert gegenüber einem Fall, bei dem die Abgastemperatur erhöht wird durch Zuführen einer relativ großen Menge des Kraftstoffs pro Zeiteinheit ohne eine Berücksichtigung des Ausströmens des Kraftstoffs aus dem Oxidationskatalysator 3. Insbesondere wenn, wie in 5 gezeigt, die Abgasströmungsrate erhöht ist, dann ist die einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 verringert und ist die durch das Abgas abgezogene Menge an abgezogener Wärme erhöht. Daher ist die Erhöhungsgeschwindigkeit der Abgastemperatur während des Temperaturerhöhungsvorgangs weiter verringert. Wenn dann der Zustand, bei welchem die Erhöhungsgeschwindigkeit der Abgastemperatur verringert ist, über einen langen Zeitraum fortgeführt wird, wird befürchtet, dass die für den Temperaturerhöhungsvorgang erforderliche Kraftstoffmenge erhöht sein kann, so dass die Kraftstoffeffizienz (Kraftstoffverbrauch) des Verbrennungsmotors in einigen Fällen verschlechtert ist und/oder der Zustand, in welchem der Betrieb des Verbrennungsmotors teilweise beschränkt ist, um die Nacheinspritzung auszuführen, in anderen Fällen über einen langen Zeitraum fortgeführt werden kann.
  • Angesichts des oben dargelegten ist es in dieser modifizierten Ausführungsform auch zulässig, zu beurteilen, ob die Temperatur des SCR-Filters 4 auf eine vorbestimmte Zieltemperatur erhöht werden kann oder nicht, bei welcher es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen, innerhalb eines ersten vorbestimmten Zeitraums, der von der Startzeit des Temperaturerhöhungsvorgangs basierend auf der Nacheinspritzung, wenn der auf der Nacheinspritzung basierende Temperaturerhöhungsvorgang gestartet wird, basierend auf der in S307 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 bevor der Prozess von S308 nach dem Prozess von S307 ausgeführt wird reicht. Wenn in der Beurteilung beurteilt wird, dass die Temperatur innerhalb des ersten vorbestimmten Zeitraums nicht auf die vorbestimmte Zieltemperatur erhöht werden kann, wird befürchtet, dass aufgrund des Temperaturerhöhungsvorgangs die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 1 oder dergleichen verschlechtert ist. Demgemäß wird in einer derartigen Situation der Temperaturerhöhungsvorgang, welcher die Nacheinspritzung verwendet, nicht durchgeführt und wird somit jeglicher unnötiger Kraftstoffverbrauch vermieden. Es sei angemerkt, dass der erste vorbestimmte Zeitraum der Grenzwert der verstrichenen Zeit ist ausgehend von dem Start des Temperaturerhöhungsvorgangs auf Basis der Nacheinspritzung, um erfolgreich zu beurteilen, dass die Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 1 und/oder die Verlängerung des Betriebseinschränkungszeitraums des Verbrennungsmotors 1 zu befürchten ist bzw. sind als Resultat der Tatsache, dass die Effizienz der Erhöhung der Abgastemperatur während des Temperaturerhöhungsvorgangs gering ist.
  • Basierend auf dem obigen wird die Temperatur, bei welcher die Temperatur des SCR-Filters 4 innerhalb des ersten vorbestimmten Zeitraums ausgehend von dem Start des Temperaturerhöhungsvorgangs auf Basis der Nacheinspritzung ankommt, in dem oben beschriebenen Bewertungsprozess auf Basis der Temperatur des SCR-Filters 4, die zum vorliegenden Zeitpunkt bereitgestellt wird, und der in S307 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 berechnet. Im Speziellen wird die Temperatur des SCR-Filters 4, die erreicht werden kann bis der erste vorbestimmte Zeitraum ausgehend von der Startzeit des Temperaturerhöhungsvorgangs auf Basis der Nacheinspritzung verstrichen ist, wenn angenommen wird, dass die Kraftstoffzufuhrmenge kontinuierlich bereitgestellt wird, abgeschätzt auf Basis der Temperatur des SCR-Filters 4, die zum vorliegenden Zeitpunkt bereitgestellt wird, und der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1. Wenn die abgeschätzte Temperatur des SCR-Filters 4 dann mit der vorbestimmten Zieltemperatur verglichen wird, wird, wenn die Temperatur des SCR-Filters nicht geringer ist als die vorbestimmte Zieltemperatur, dann die Beurteilung bejaht, d.h., die Beurteilung hinsichtlich des Effekts, dass die Temperatur innerhalb des ersten vorbestimmten Zeitraums auf die vorbestimmte Zieltemperatur erhöht werden kann, wird in dem oben beschriebenen Beurteilungsvorgang gemacht. Es sei angemerkt, dass wenn die Nacheinspritzung für den Temperaturerhöhungsvorgang im Verlauf des Beurteilungsvorgangs noch nicht durchgeführt wurde, der Beurteilungsvorgang durchgeführt wird, indem der Zeitpunkt der Beurteilung als der Startzeitpunkt für den Temperaturerhöhungsvorgang angesehen wird (es sollte die Tatsache beachtet werden, dass die aktuelle Nacheinspritzung in S308 unmittelbar ausgeführt wird nachdem die Beurteilung in dem Beurteilungsvorgang bejaht wird). Wenn ferner die Nacheinspritzung für den Temperaturerhöhungsvorgang zum Zeitpunkt des Beurteilungsvorgangs bereits gestartet ist, wird deren Startzeitpunkt behandelt als der oben beschriebene „Startzeitpunkt für den Temperaturerhöhungsvorgang“ (es sollte die Tatsache beachtet werden, dass wenn in dem oben beschriebenen S311 die Beurteilung verneint wird, die Prozesse von S305 und die nachfolgenden wiederholt werden).
  • Wenn in dem oben beschriebenen Beurteilungsvorgang die Beurteilung bejaht wird, fährt die Routine dann mit S308 fort, um die Kraftstoffzufuhr für den Temperaturerhöhungsvorgang auf Basis der Nacheinspritzung in dem Verbrennungsmotor 1 auszuführen. Wenn demgegenüber in dem Beurteilungsvorgang die Beurteilung verneint wird, dann fährt die Routine mit dem Prozess S309 fort, um die Kraftstoffzufuhr für den Temperaturerhöhungsvorgang auf Basis der Nacheinspritzung zu stoppen. Wie oben beschrieben wird gemäß dieser modifizierten Ausführungsform der Temperaturerhöhungsvorgang ausgeführt nachdem gemutmaßt wird, ob die Temperatur des SCR-Filters 4 die vorbestimmte Zieltemperatur erreicht oder nicht. Daher ist es möglich, die Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 1 zu vermeiden, die verursacht wird durch die verlängerte Kraftstoffzufuhr und die Verlängerung des eingeschränkten Betriebszustands des Verbrennungsmotors.
  • Dritte modifizierte Ausführungsform
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Temperaturerhöhungsvorgang durchgeführt, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen aufzulösen indem die Kraftstoffzufuhr basierend auf der Nacheinspritzung durchgeführt wird. Stattdessen kann der Temperaturerhöhungsvorgang ausgeführt werden, indem die Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffzuführventils 6 durchgeführt wird. Wenn in diesem Fall in S307 der Kraftstoff von dem Kraftstoffzuführventil 6 dem Oxidationskatalysator 3 zugeführt wird, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen, wird die einen Slip vermeidende Zuführmenge berechnet, welches der Maximalwert der Kraftstoffzuführmenge pro Zeiteinheit innerhalb eines Bereichs ist, in welchem der zugeführte Kraftstoff nicht aus dem Oxidationskatalysator 3 ausströmt. Hinsichtlich Details kann auf den Prozess von S403 in der später beschriebenen in 6A gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung verwiesen werden. Ferner kann die Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffzuführventils 6 ausgeführt werden ohne, dass sie beeinflusst wird durch den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1. Daher ist nicht notwendig, den oben beschriebenen Beurteilungsprozess von S306 durchzuführen.
  • Zweite Ausführungsform
  • Auf Basis der 6A und 6B wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die 6A und 6B zeigen auf dieselbe Weise wie die 4A und 4B die Vergiftungsauflösungssteuerung, und die Vergiftungsauflösungssteuerung wird zu vorbestimmten Zeitpunkten durch die ECU 20 wiederholt ausgeführt, unabhängig von dem in 2 gezeigten Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation und dem in 3 gezeigten Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff. Die Prozesse, die in der in den 6A und 6b gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung enthalten sind und die im Wesentlichen dieselben sind wie die Prozesse der in den 4A und 4B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung sind, werden dann mittels derselben Bezugsziffern bezeichnet und es wird auf jegliche ausführliche Erläuterung davon verzichtet. Es sei angemerkt, dass in der in den 6A und 6B gezeigten Auflösungssteuerung der Temperaturerhöhungsvorgang für den SCR-Filter 4 durchgeführt wird, indem zusätzlich zu der auf der Nacheinspritzung basierenden Kraftstoffzufuhr auch die auf der Verwendung des Kraftstoffzuführventils 6 basierende Kraftstoffzufuhr angewendet wird.
  • Wenn in der in den 6A und 6B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung die in S305 durchgeführte Beurteilung bejaht wird, fährt die Routine mit S401 fort. In S401 wird beurteilt, ob die Temperatur Ts des SCR-Filters 4 eine vorbestimmte Temperatur T1 übersteigt oder nicht. Die vorbestimmte Temperatur T1 ist der Grenzwert des Temperaturbereichs, in welchem der Eintritt des Kraftstoffs in die Innenabschnitte der Zeolithporen auffällig ist im Verlauf einer Temperaturerhöhung, um die Katalysatortemperatur des auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysators auf die vorbestimmte Zieltemperatur zu erhöhen. Es ist nicht notwendigerweise unabdingbar, dass die vorbestimmte Temperatur T1 mit dem Grenzwert des oben beschriebenen vorbestimmten Hochtemperaturbereichs übereinstimmt. Wenn daher in S401 die Beurteilung bejaht wird, ist gemeint, dass der SCR-Katalysator, der sich im Verlauf der Temperaturerhöhung befindet, in einem Zustand ist in welchem der Kraftstoff viel leichter in die Innenabschnitte der Zeolithporen eintritt. Demgemäß fährt in diesem Fall die Routine mit S402 fort, um die Kraftstoffzufuhr mittels der Nacheinspritzung durchzuführen, bei der es möglich ist, das Ausströmen des Kraftstoffs aus dem Oxidationskatalysator 3 wirksam zu unterdrücken. Es sei angemerkt, dass in S402 beurteilt wird, ob die Nacheinspritzung für den Temperaturerhöhungsvorgang ausgeführt werden kann oder nicht, auf dieselbe Weise wie in S306 der in den 4A und 4B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung. Wenn in S402 die Beurteilung bejaht wird, werden die in der ersten Ausführungsform beschriebenen Prozesse von S307 und die nachfolgenden durchgeführt.
  • Wenn die in S401 durchgeführte Beurteilung verneint wird oder wenn die in S402 durchgeführte Beurteilung verneint wird, dann fährt die Routine ferner mit S403 fort. In S403 wird basierend auf der Tatsache, dass die in S401 oder S402 durchgeführte Beurteilung verneint wird, die einen Slip vermeidende Zuführmenge q2 berechnet, welche der Maximalwert der Kraftstoffzufuhrmenge pro Zeiteinheit innerhalb eines Bereichs ist, in welchem der zugeführte Kraftstoff nicht aus dem Oxidationskatalysator 3 ausströmt, wenn der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 3 unter Verwenden des Kraftstoffzuführventils 6 zugeführt wird, und den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen. Die Kraftstoffzuführbedingung bei der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q2 entspricht auch der „Kraftstoffzuführbedingung unter welcher der Kraftstoff nicht aus der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators ausströmt“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Die einen Slip vermeidende Zuführmenge q2 weist auch die Korrelation mit der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 und der Abgasströmungsrate auf, auf dieselbe Weise wie die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1, die bei der Nacheinspritzung relevant ist (siehe die in 5 gezeigte Korrelation). Der Kraftstoff, der dem Abgas mittels des Kraftstoffzufuhrventils 6 zugeführt wird, weist jedoch eine derartige Tendenz auf, dass die Molekulargewichte erhöht sind im Vergleich mit dem Kraftstoff, der dem Abgas mittels der Nacheinspritzung zugeführt wird. Daher wird der Kraftstoff kaum von dem Oxidationskatalysator 3 oxidiert. Angesichts des obigen wird unter Berücksichtigung des Unterschieds hinsichtlich des Grads der Oxidation durch den Oxidationskatalysator 3 ein Kennfeld erstellt, welches die Korrelation zwischen der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q2, der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 und der Abgasströmungsrate darstellt, entsprechend der in 5 gezeigten Korrelation zwischen der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1, der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 und der Abgasströmungsrate. Das Kennfeld wird vorab im Speicher der ECU 20 gespeichert. In S403 wird dann auf das Kennfeld zugegriffen unter Anwendung der Argumente der Temperatur des Oxidationskatalysators 3 und der Abgasströmungsrate. Auf diese Weise wird die einen Slip vermeidende Zuführmenge q2 berechnet, welche anzuwenden ist, wenn der Kraftstoff unter Verwendung des Kraftstoffzuführventils 6 zugeführt wird. Wenn der Prozess von S403 beendet ist, fährt die Routine mit S404 fort.
  • In S404 wird dann die Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffzuführventils 6 in dem Verbrennungsmotor 1 entsprechend der in S403 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q2 durchgeführt. Demgemäß wird die Kraftstoffzufuhr für den Oxidationskatalysator 3 durchgeführt, um den Temperaturerhöhungsvorgang auszuführen. Die Zuführmenge ist jedoch nicht die Menge, die das Ausströmen aus dem Oxidationskatalysator 3 bewirkt. Es sei angemerkt, dass, wenn der Prozess von 404 beendet ist, die Routine mit S301 fortfährt.
  • Wie oben beschrieben wird gemäß der in den 6A und 6B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung in dem Temperaturerhöhungsvorgang der Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 3 mittels der Nacheinspritzung oder des Kraftstoffzuführventils 6 zugeführt, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des auf dem SCR-Filter 4 geträgerten SCR-Katalysators aufzulösen. Die Zuführmenge des Kraftstoffs pro Zeiteinheit, welche in diesem Verfahren bereitgestellt wird, ist der obere Grenzwert (die einen Slip vermeidende Zuführmenge q1 oder q2) innerhalb des Bereichs, in welchem das Ausströmen des Kraftstoffs aus dem Oxidationskatalysator 3 nicht bewirkt wird. Demgemäß ist es möglich, den an dem SCR-Katalysator anhaftenden Kraftstoff zu oxidieren und zu entfernen, während verhindert wird, dass der Kraftstoff mit den niedrigen Molekulargewichten in den SCR-Filter 4 strömt, dem ermöglicht wird, dass er die hohe Temperatur gemäß dem Temperaturerhöhungsvorgang aufweist. Demgemäß ist es möglich, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen wirksam aufzulösen, während das Eintreten des Kraftstoffs in die Innenabschnitte der Zeolithporen zur Ausbildung des SCR-Katalysators bevorzugt vermieden wird, was bei der herkömmlichen Technik nicht gefunden wurde.
  • Ferner wird die auf der Nacheinspritzung basierende Kraftstoffzufuhr unter der eingeschränkten Bedingung durchgeführt, bei welcher die Temperatur des SCR-Filters 4 die vorbestimmte Temperatur T1 übersteigt und die Kraftstoffvergiftung in dem SCR-Katalysator viel leichter stattfindet. Wenn die Temperatur des SCR-Filters 4 nicht größer ist als die vorbestimmte Temperatur T1 wird die Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffzuführventils 6 durchgeführt. Wenn die auf der Nacheinspritzung basierende Kraftstoffzufuhr durchgeführt wird, ist der Betrieb des Verbrennungsmotors 1 eingeschränkt, beispielsweise derart, dass das Einleiten des EGR-Gases wie oben beschrieben eingeschränkt ist. Wenn jedoch der wie oben beschriebene, für die Kraftstoffzufuhr relevante Aufbau angewendet wird, dann ist es dadurch möglich, die Chance einer auf der Nacheinspritzung basierenden Kraftstoffzufuhr deutlich einzuschränken und ist es möglich, die Beeinflussung des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 soweit wie möglich zu vermeiden. Mit anderen Worten, es wird die Vermeidung des Eintretens von Kraftstoff priorisiert und der Kraftstoff wird in dem Hochtemperaturzustand, in welchem im Verlauf der Temperaturerhöhung des SCR-Katalysators der Kraftstoff viel leichter in die Innenabschnitte der Zeolithporen eintritt, soweit wie möglich mittels der Nacheinspritzung zugeführt.
  • In dieser Ausführungsform führt beispielsweise die ECU 20 in der oben beschriebenen Vergiftungsauflösungssteuerung die Prozesse von S301 bis S304 aus und wird somit die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninneren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Beispielsweise führt die ECU 20 ferner die Nacheinspritzung in S308 gemäß der in S307 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 aus oder führt die ECU 20 die Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffzuführventils 6 in S404 entsprechend der in S403 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q2 aus und wird somit die Temperaturerhöhungssteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Ferner entsprechen beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil 1a, das für den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 installiert ist, das Kraftstoffzuführventil 6 und die ECU 20, welche diese zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzung anweist, der Kraftstoffzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Vierte modifizierte Ausführungsform
  • Wie in der zweiten modifizierten Ausführungsform der ersten Ausführungsform beschrieben, ist es auch in dieser Ausführungsform zulässig, zu beurteilen, ob die Temperatur des SCR-Filters 4 auf eine vorbestimmte Zieltemperatur erhöht werden kann oder nicht, bei welcher es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators aufzulösen, innerhalb eines ersten vordefinierten Zeitraums, der von dem Startzeitpunkt des Temperaturerhöhungsvorgangs basierend auf der Nacheinspritzung, wenn der Temperaturerhöhungsvorgang basierend auf der Nacheinspritzung gestartet ist, basierend auf der in S307 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q1 bevor der Prozess von S308 nach dem Prozess von S307 ausgeführt wird reicht. Gleichermaßen wird beurteilt, ob die Temperatur des SCR-Filters 4 auf die oben beschriebene vorbestimmte Temperatur T1 erhöht werden kann innerhalb eines zweiten vorbestimmten Zeitraums ab dem Startzeitpunkt, wenn der auf der Verwendung des Kraftstoffzuführventils 6 basierende Temperaturerhöhungsvorgang gestartet ist, basierend auf der in S403 berechneten einen Slip vermeidenden Zuführmenge q2, bevor der Prozess von S404 nach dem Prozess von S403 ausgeführt wird. Das Ziel dieser Beurteilung ist es, auf dieselbe Weise wie in der zweiten modifizierten Ausführungsform der ersten Ausführungsform, jeglichen unnötigen Kraftstoffverbrauch zu vermeiden. In diesem Verfahren wird die Temperatur des SCR-Filters 4, die erreicht werden kann bis der zweite vorbestimmte Zeitraum nach dem Startzeitpunkt des auf der Verwendung des Kraftstoffzuführventils 6 basierenden Temperaturerhöhungsvorgangs verstrichen ist, auf Basis der Temperatur des SCR-Filters 4 und der einen Slip vermeidenden Zuführmenge q2 abgeschätzt, wenn angenommen wird, dass die Kraftstoffzuführmenge fortgeführt wird. Dann wird die Beurteilung durchgeführt, indem die abgeschätzte Temperatur des SCR-Filters 4 und die vorbestimmte Temperatur T1 verglichen werden.
  • Zweite Anordnung eines Abgasreinigungssystems für einen Verbrennungsmotor 1
  • Als Nächstes kann die oben beschriebene Vergiftungsauflösungssteuerung im Wesentlichen angewendet werden auf ein wie in 7 gezeigtes Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor 1 anstelle des in 1 gezeigten Abgasreinigungssystems für den Verbrennungsmotor 1. In dem in 7 gezeigten Abgasreinigungssystem ist der Abgaskanal 2 mit einem Filter 31 und einem Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion (SCR-Katalysator) 32 anstelle des SCR-Filters 4 des in 1 gezeigten Abgasreinigungssystems vorgesehen. Der Filter 31 ist ein Wandstromfilter zum Sammeln von im Abgas enthaltenem PM. Auf der stromabwärts liegenden Seite des Filters 31 ist der SCR-Katalysator 32 angeordnet. Zwischen dem Filter 31 und dem SCR-Katalysator 32 ist dann ein Zuführventil 7 angeordnet, welches vorgesehen ist zum Zuführen einer wässrigen Harnstofflösung zur Erzeugung von Ammoniak, welches in dem SCR-Katalysator 32 als ein Reduktionsmittel wirkt.
  • Ferner ist auf der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators 3 ein Temperatursensor 13 vorgesehen, welcher die Temperatur des aus dem Oxidationskatalysator 3 ausströmenden Abgases erfasst. Auf der stromabwärts liegenden Seite des SCR-Katalysators 32 ist ein Temperatursensor 14 vorgesehen, welcher die Temperatur des aus dem SCR-Filter 4 strömenden Abgases erfasst. Auf der stromabwärts liegenden Seite des Filters 31 ist dann ein Temperatursensor 15 vorgesehen, welcher die Temperatur des aus dem Filter 31 strömenden Abgases erfasst. Ansonsten sind beispielsweise ein Kurbelwellensensor 21, ein Gaspedalöffnungsgradsensor 22 und ein Luftmassenmesser 26 auch auf dieselbe Weise wie bei dem oben beschriebenen Abgasreinigungssystem angeordnet. Die jeweiligen Sensoren sind elektrisch mit der ECU 20 verbunden, und es werden deren Erfassungswerte der ECU 20 übermittelt.
  • Auch in dem Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor 1, welches wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Vergiftungsauflösungssteuerung durchgeführt, um die Kraftstoffzufuhr zu dem Abgas so durchzuführen, dass der Kraftstoff am Oxidationskatalysator 3 ankommt, um den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators 32 aufzulösen. In diesem Verfahren wird die Temperatur des SCR-Katalysators 32 mittels des Temperatursensors 14 erfasst. In dem Verlauf des Prozesses geht dann das Abgas, welches durch die Oxidationsreaktion des Kraftstoffs im Oxidationskatalysator 3 eine erhöhte Temperatur aufweist, durch den Filter 31 hindurch und strömt auch in den SCR-Katalysator 32. Wenn in dieser Situation durch den Filter 31 gesammeltes PM oxidiert wird, dann wird die Abgastemperatur durch die Wärme der Oxidationsreaktion weiter erhöht und strömt das Abgas mit der erhöhten Temperatur in den SCR-Katalysator 32. Es sei angemerkt, dass die Temperatur des in den SCR-Katalysator 32 strömenden Abgases durch den Temperatursensor 15 erfasst wird. Wie oben beschrieben ist auch in dem Abgasreinigungssystem mit der in 7 gezeigten Anordnung, wenn der Kraftstoff, der zur Erhöhung der Temperatur des SCR-Katalysators 32 zugeführt wird, im Verlauf der Temperaturerhöhung des Temperaturerhöhungsvorgangs zur Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustands der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators 32 aus dem Oxidationskatalysator 3 in den SCR-Katalysator 32 strömt, zu befürchten, dass die wirksame Auflösung des Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators 32 unterbunden sein kann. Demgemäß ist es auch in dem Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor 1, das wie in 7 aufgebaut ist, möglich, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des SCR-Katalysators 32 wirksam aufzulösen durch Anwenden der in den 4A und 4B oder 6A und 6B gezeigten Vergiftungsauflösungssteuerung zusammen mit dem in 2 gezeigten Vorgang zur Berechnung einer Reinigungsrateninformation und dem in 3 gezeigten Vorgang zur Berechnung einer Information betreffend den anhaftenden Kraftstoff.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor,
    2
    Abgaskanal,
    3
    Oxidationskatalysator,
    4
    SCR-Filter,
    5
    ASC-Katalysator,
    6
    Kraftstoffzuführventil,
    7
    Zuführventil,
    10, 11
    NOx-Sensor,
    12
    Druckdifferenzsensor,
    13, 14, 15
    Temperatursensor,
    20
    ECU,
    21
    Kurbelwellensensor,
    22
    Gaspedalöffnungsgradsensor,
    31
    Filter,
    32
    SCR-Katalysator (Katalysator zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion).

Claims (4)

  1. Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor (1), umfassend: einen Oxidationskatalysator (3), der an einem Abgaskanal (2) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist und der ein Oxidationsvermögen aufweist; einen Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion, der an dem Abgaskanal (2) auf einer stromabwärtsliegenden Seite des Oxidationskatalysators (3) vorgesehen ist, der ausgebildet ist durch Anordnen, auf Zeolith, einer vorbestimmten aktiven Komponente, die eine Leistung zur selektiven Reduktion von NOx aufzeigt, und der mittels der vorbestimmten aktiven Komponente unter Verwendung von Ammoniak als einem Reduktionsmittel selektiv NOx reduziert; und eine Kraftstoffzuführeinheit, die einem in den Oxidationskatalysator (3) strömenden Abgas Kraftstoff zuführt, wobei: der Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion derart aufgebaut ist, dass ein Porendurchmesser von Zeolith zur Bildung des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion größer ist als die Größen der NOx- und Ammoniakmoleküle und kleiner ist als eine Größe eines in dem Abgas enthaltenen vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls, wenn eine Katalysatortemperatur davon in einem vorbestimmten Niedertemperaturbereich liegt; und der Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion eine derartige Eigenschaft aufweist, dass der in dem Abgas enthaltene Kraftstoff zu einem Kraftstoff mit geringeren Molekulargewichten modifiziert wird und der Porendurchmesser von Zeolith so vergrößert ist, dass der Porendurchmesser von Zeolith größer ist als die Größe des vorbestimmten Kohlenwasserstoffmoleküls, wenn die Katalysatortemperatur davon in einem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, der im Vergleich mit dem vorbestimmten Niedertemperaturbereich auf einer Hochtemperaturseite vorgesehen ist, und das Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor (1) ferner umfasst: eine Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninnen, die konfiguriert ist zum Beurteilen, ob Abschnitte im Poreninnen von Zeolith des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion sich in einem Kraftstoffvergiftungszustand befinden oder nicht auf Basis einer Temperatur des in den Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion strömenden Abgases, einer durch den Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion bewirkten NOx-Reduktionsfähigkeit und einer an dem Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion anhaftenden Kraftstoffmenge; und eine Temperaturerhöhungssteuereinheit (20), die konfiguriert ist zum Durchführen eines Temperaturerhöhungsvorgangs zum Erhöhen einer Temperatur des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion auf eine vorbestimmte Zieltemperatur, die in dem vorbestimmten Hochtemperaturbereich liegt, bei der es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand aufzulösen durch Durchführen einer Kraftstoffzufuhr mittels der Kraftstoffzuführeinheit gemäß einer Kraftstoffzufuhrbedingung, unter der der durch die Kraftstoffzuführeinheit zugeführte Kraftstoff nicht auf der stromabwärtsliegenden Seite des Oxidationskatalysators (3) ausströmt, wenn durch die Einheit zur Beurteilung einer Vergiftung eines Abschnitts im Poreninnen beurteilt wird, dass die Abschnitte im Poreninnen von Zeolith sich in dem Kraftstoffvergiftungszustand befinden.
  2. Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1, wobei: der Katalysator (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion ausgebildet ist, indem er auf einem Filter (4) zum Sammeln von partikelförmigem Material geträgert ist, das in dem von dem Verbrennungsmotor (1) ausgestoßenem Abgas enthalten ist; und die vorbestimmte Zieltemperatur eine Temperatur ist bei der es möglich ist, den Kraftstoffvergiftungszustand der Innenabschnitte der Zeolithporen des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion aufzulösen, und es möglich ist, das in dem Filter (4) angesammelte partikelförmige Material zu oxidieren und zu entfernen.
  3. Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffzuführeinheit so konstruiert ist, dass der Kraftstoff dem in den Abgaskanal (2) ausgestoßenen Abgas zugeführt wird, indem ein Kraftstoffeinspritzbedingung in einen Zylinder des Verbrennungsmotors (1) angepasst wird.
  4. Abgasreinigungssystem für den Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 3, wobei: die Kraftstoffzuführeinheit ferner ein Kraftstoffzuführventil (6) umfasst, das in dem Abgaskanal (2) des Verbrennungsmotors (1) auf der stromaufwärtsliegenden Seite des Oxidationskatalysators (3) vorgesehen ist, so dass der Kraftstoff dadurch dem durch den Abgaskanal (2) strömenden Abgas zugeführt wird; und die Temperaturerhöhungssteuereinheit (20) zudem konfiguriert ist, die Kraftstoffzufuhr unter Verwenden des Kraftstoffzuführventils (6) durchzuführen, wenn die Temperatur des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion nicht höher ist als eine vorbestimmte Temperatur in einem Verlauf der Temperaturerhöhung bis die Temperatur des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion die vorbestimmte Zieltemperatur gemäß dem Temperaturerhöhungsvorgang erreicht, während die Temperaturerhöhungssteuereinheit (20) die Kraftstoffzufuhr durchführt mit Hilfe der Anpassung der Kraftstoffeinspritzbedingung, wenn im Verlauf der Temperaturerhöhung die Temperatur des Katalysators (32) zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion höher ist als die vorbestimmte Temperatur.
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