DE102017108467A1

DE102017108467A1 - Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat

Info

Publication number: DE102017108467A1
Application number: DE102017108467.3A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Ito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2017-10-26
Also published as: US20170306818A1; CN107304699A; JP2017194022A

Abstract

Wenn die NSR-Temperatur Tnsr in einem Aufwärmtemperaturbereich, der gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur des NSR-Katalysators ist, ist, steuert ein Steuerungsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge von Kraftstoff, die durch eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung an den NSR-Katalysator geliefert wird, und zwar derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, niedriger ist, wenn die NSR-Temperatur Tnsr niedriger als eine spezifische Temperatur Tthr ist, im Vergleich dazu, wenn die NSR-Temperatur Tnsr gleich der spezifischen Temperatur Tthr oder höher als diese ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat, der einen NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator, der in einem Auslassdurchgang eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, enthält.
Beschreibung des Standes der Technik
Einige bekannte Abgasreinigungsapparate für einen Verbrennungsmotor, der mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch tätig ist, das ein mageres bzw. armes Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat, das höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, haben einen NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator (oder NSR-Katalysator), der in dem Auslassdurchgang des Verbrennungsmotors bereitgestellt ist. Der NSR-Katalysator in solchen Abgasreinigungsapparaten nimmt NOx, das in dem Abgas des Verbrennungsmotors enthalten ist, auf, um es zu speichern. Wenn die Menge von NOx, die in dem NSR-Katalysator gespeichert ist, einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder übersteigt, wird ein Prozess (Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess genannt) für ein Fettmachen bzw. Reichmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Abgas durchgeführt, um NOx, das in dem NSR-Katalysator gespeichert ist, zu reduzieren und zu entfernen.
Wenn der vorgenannte Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, wird in einigen Fällen Stickstoffmonoxid (N₂O) durch eine Reduktion von NOx in dem NSR-Katalysator produziert. N₂O wird erachtet, einen Treibhausgaseffekt, der ungefähr 300 Mal größer als der von Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist, zu verursachen, und es ist erwünscht, die Emission von Stickstoffmonoxid so klein wie möglich zu halten. Zu diesem Zweck wird in einem bekannten Verfahren die Menge von N₂O, die aus dem NSR-Katalysator heraus strömt, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, geschätzt und wird, falls die geschätzte Menge größer als ein bestimmter Wert ist, der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nach einem Erhöhen der Temperatur des NSR-Katalysators durchgeführt oder wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess verringert (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2004-211676
Patentliteratur 2: Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2012-127295
Patentliteratur 3: Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2002-188429
Patentliteratur 4: Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2015-034504

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Das oben beschriebene Verfahren aus dem Stand der Technik basiert auf der Entdeckung bzw. Feststellung, dass die Menge von N₂O, die durch den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in einem NSR-Katalysator produziert wird, eine Tendenz aufweist, größer zu sein, wenn die Temperatur des NSR-Katalysators während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess niedrig ist, im Vergleich dazu, wenn diese hoch ist, und der Entdeckung bzw. Feststellung, dass die Menge von N₂O, die durch den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in einem NSR-Katalysator produziert wird, eine Tendenz aufweist, größer zu sein, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess hoch ist, im Vergleich dazu, wenn dieses niedrig ist.
Durch energische bzw. unermüdliche Experimente und Studien stellte der Erfinder der vorliegenden Erfindung fest, dass die Beziehung zwischen der Menge von N₂O, die während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in einem NSR-Katalysator produziert wird, und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, verschiedene Tendenzen zwischen den Zuständen, wenn die Temperatur von dem NSR-Katalysator hoch ist und wenn sie niedrig ist, hat.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der obigen neuen Entdeckung bzw. Feststellung gemacht worden und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Menge von N₂O, die in einem NSR-Katalysator produziert wird, wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, mit einem Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat, der den NSR-Katalysator enthält, der in dem Auslassdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, so klein wie möglich zu halten.
Lösung des Problems
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung stellte fest, dass, während unter Umständen, in denen die Temperatur eines NSR-Katalysators niedriger als eine spezifische Temperatur ist, die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator produziert wird, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, kleiner ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas niedrig ist, im Vergleich dazu, wenn es hoch ist, unter Umständen, in denen die Temperatur des NSR-Katalysators gleich der vorgenannten spezifischen Temperatur oder höher als diese ist, die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator produziert wird, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, kleiner ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas hoch ist, im Vergleich dazu, wenn es niedrig ist. Auf der Grundlage dieser Entdeckung bzw. Feststellung kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator produziert wird, durch ein Durchführen des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses in solch einer Weise klein gehalten werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, niedriger zu machen, wenn die Temperatur des NSR-Katalysators während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess niedriger als die spezifische Temperatur ist, im Vergleich dazu, wenn sie gleich der spezifischen Temperatur oder höher als diese ist.
Deshalb wird in dem Apparat gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge von Kraftstoff, die durch eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung hinein in das Abgas geliefert wird, derart gesteuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, niedriger ist, wenn die Temperatur von dem NSR-Katalysator niedriger als eine spezifische Temperatur ist, im Vergleich dazu, wenn die Temperatur von dem NSR-Katalysator gleich der vorgenannten spezifischen Temperatur oder höher als diese ist.
Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Steuerungsapparat bereitgestellt, der auf einen Abgasreinigungsapparat angewendet wird, der mit einem NSR-Katalysator, der in einem Auslassdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, und einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung, die Kraftstoff an ein Abgas liefert, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, ausgerüstet ist. Der Steuerungsapparat weist auf: ein NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel, das konfiguriert ist, um eine NSR-Temperatur, die als die Temperatur von dem NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator definiert ist, zu erhalten, ein NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel, das konfiguriert ist, um eine NOx-Speichermenge als die Menge von NOx, die in dem NSR-Katalysator gespeichert ist, zu erhalten, und ein Steuerungsmittel, das konfiguriert ist, um einen Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess, der der Prozess eines Reduzierens und Entfernens von in dem NSR-Katalysator gespeicherten NOx durch ein Zuführen von Kraftstoff durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung ist, durchzuführen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, einzustellen, wenn die durch NOx-Speichermenge, die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhalten wird, gleich einem vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist, und zwar unter Umständen, in denen die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel enthalten wird, gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese ist. Und, wenn die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, in einem Aufwärmtemperaturbereich, der gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur des NSR-Katalysators ist, ist, steuert das Steuerungsmittel die Menge von Kraftstoff, die durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zugeführt wird, derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, niedriger ist, wenn die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, niedriger als eine spezifische Temperatur ist, im Vergleich dazu, wenn die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperaturerhaltungsmittel erhalten wird, gleich der spezifischen Temperatur oder höher als diese ist.
Die oben erwähnte Aktivierungsstarttemperatur ist eine NSR-Temperatur, bei der das NOx-Entfernungsvermögen von dem NSR-Katalysator damit beginnt, aktiv zu werden. Die Aktivierungsabschlusstemperatur ist die niedrigste NSR-Temperatur, bei der der NSR-Katalysator ein gewünschtes NOx-Entfernungsvermögen ausführen kann.
Mit dem oben beschrieben Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat wird, wenn die NSR-Temperatur in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, niedriger gemacht, wenn die NSR-Temperatur niedriger als die spezifische Temperatur ist, im Vergleich dazu, wenn die NSR-Temperatur gleich der spezifischen Temperatur oder höher als diese ist. Dadurch kann NOx, das in dem NSR-Katalysator gespeichert ist, reduziert und entfernt werden, während die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator produziert wird, klein gehalten wird.
Der Steuerungsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung kann ebenso auf einen Abgasreinigungsapparat, der zusätzlich zu dem NSR-Katalysator und der Kraftstoffzufuhrvorrichtung einen Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator (oder SCR-Katalysator) hat, der in dem Auslassdurchgang stromabwärts des NSR-Katalysators angeordnet ist, angewendet werden. Wenn er auf solch einen Abgasreinigungsapparat angewendet wird, kann der Steuerungsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung ein SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel enthalten, das konfiguriert ist, um eine SCR-Temperatur, die als die Temperatur des SCR-Katalysators definiert ist, zu erhalten. In diesem Fall kann das Steuerungsmittel konfiguriert sein, den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchzuführen, wenn die SCR-Temperatur, die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators ist, selbst wenn die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist und die NOx-Speichermenge, die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhalten wird, gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist. Die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators, die oben erwähnt wurde, ist eine Temperatur, bei der das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Katalysators damit beginnt, aktiv zu werden.
Wenn die NSR-Temperatur in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich des NSR-Katalysators ist und die NOx-Speichermenge in dem NSR-Katalysator den vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder übersteigt, falls der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in solch einer Weise durchgeführt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Reduzierung einer Produktion von N₂O geeignet ist, einzustellen, gibt es eine Möglichkeit, dass sich eine Menge von NOx, die in den NSR-Katalysator gespeichert worden ist und aus dem NSR-Katalysator heraus strömt, ohne durch den NSR-Katalysator entfernt zu werden, erhöhen kann. Falls die SCR-Temperatur gleich der Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators oder höher als diese ist, wird NOx, das nicht durch den NSR-Katalysator entfernt worden ist, durch den SCR-Katalysator entfernt werden. Dagegen wird, falls die SCR-Temperatur niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators ist, NOx, das nicht durch den NSR-Katalysator entfernt worden ist, auch nicht durch den SCR-Katalysator entfernt werden. Wenn die NSR-Temperatur in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist und die NOx-Speichermenge in dem NSR-Katalysator gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist, kann durch ein Abschalten des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses, falls die in SCR-Temperatur niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators ist, eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den NSR-Katalysator oder den SCR-Katalysator entfernt wird, verhindert werden.
Wenn die NSR-Temperatur in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist und die NOx-Speichermenge in dem NSR-Katalysator gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist, wird, falls ein Zustand, in dem die SCR-Temperatur niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators ist, andauert, die Dauer der Zeitspanne, über die der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchgeführt wird, lang, was möglicherweise zu einer Sättigung der NOx-Speichervermögens des NSR-Katalysators führt. Um dies zu verhindern, kann, wenn die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist, falls die SCR-Temperatur, die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, zu der Zeit, wenn die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhaltene NOx-Speichermenge gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser wird, niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators ist, das Steuerungsmittel den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchführen, nachdem ein Aufwärmprozess für ein Erhöhen der Temperatur des SCR-Katalysators, bis die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators erreicht oder übersteigt, durchgeführt wird. Mit diesem Merkmal kann die Dauer, über die der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchgeführt wird, und zwar unter Umständen, in denen die NSR-Temperatur in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist und die NOx-Speichermenge in dem NSR-Katalysator gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist, davon abgehalten werden, für eine lange Zeit anzudauern. Deshalb ist ein Sättigen des NOx-Speichervermögens des NSR-Katalysators unwahrscheinlich.
Der Steuerungsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung kann ebenso auf einen Abgasreinigungsapparat angewendet werden, der zusätzlich zu dem NSR-Katalysator und der Kraftstoffzufuhrvorrichtung den SCR-Katalysator, der in dem Auslassdurchgang stromabwärts des NSR-Katalysators angeordnet ist, und eine Additivzufuhrvorrichtung, die ein Additiv, wie beispielsweise Ammoniak (NH₃) oder einen Vorläufer von Ammoniak (NH₃), an den SCR-Katalysator liefert, hat. Wenn er auf solch einen Abgasreinigungsapparat angewendet wird, kann der Steuerungsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung des Weiteren ein SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel, das konfiguriert ist, um die SCR-Temperatur zu erhalten, und ein NH₃-Adsorptionsmenge-Erhaltungssmittel für ein Erhalten einer NH₃-Adsorptionsmenge, die als die Menge von Ammoniak definiert ist, die in dem SCR-Katalysator adsorbiert wird, enthalten. Wenn die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese ist und die SCR-Temperatur, die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, gleich der Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators oder höher als diese ist, kann, falls die NH₃-Adsorptionsmenge, die durch das NH₃-Adsorptionsmenge-Erhaltungsmittel erhalten wird, zu der Zeit, wenn die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhaltene NOx-Speichermenge gleich dem vorgenannten vorgegeben Schwellenwert oder größer als dieser wird, kleiner als eine vorgegebene Menge ist, das Steuerungsmittel einen NH₃-Zufuhrprozess durchführen, um das Additiv durch die Additivzufuhrvorrichtung zuzuführen, um die NH₃-Adsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator gleich der vorgennannten vorgegebenen Menge oder größer als diese zu machen, und den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nach einem Abschluss des NH₃-Zufuhrprozesses durchzuführen. Die vorgenannte vorgegebene Menge ist die kleinste Menge von NH₃, die nötigt ist, um eine Menge von NOx, die während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess aus dem NSR-Katalysator heraus strömen kann, durch den SCR-Katalysator zu reduzieren und entfernen.
In dem Fall, in dem der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess unter Umständen durchgeführt wird, in denen die NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese ist und die SCR-Temperatur gleich der Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators oder höher als diese ist, wird die Menge von Kraftstoff, die durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zugeführt wird, derart gesteuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Reduzierung einer Produktion von N₂O geeignet ist, eingestellt wird, wie es oben beschrieben wurde. In diesem Fall soll NOx, das nicht durch den NSR-Katalysator entfernt worden ist, durch den SCR-Katalysator entfernt werden. Falls die NH₃-Adsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator kleiner als die vorgenannte vorgegebene Menge ist, gibt es eine Möglichkeit, dass ein Teil von NOx, der nicht durch den NSR-Katalysator entfernt worden ist, auch nicht durch den SCR-Katalysator entfernt werden kann. Durch ein Durchführen des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses nach einem Durchführen des NH₃-Zufuhrprozesses, wie es oben beschrieben wurde, wird NOx, das nicht in dem NSR-Katalysator während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess entfernt worden ist, durch den SCR-Katalysator mit verbesserter Zuverlässigkeit entfernt werden. Folglich kann die Menge von N₂O, die während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess produziert wird, klein gehalten werden, während eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den NSR-Katalysator oder den SCR-Katalysator entfernt wird, verhindert wird.
Wenn die SCR-Temperatur ein wenig hoch über die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators bzw. höher als diese wird, weist die Menge von NH₃, die der SCR-Katalysator adsorbieren kann (was im Nachfolgenden als die „NH₃-Adsorptionskapazität” bezeichnet wird), eine Tendenz auf, sich mit einer Erhöhung einer bzw. der SCR-Temperatur zu verringern. Deshalb ist es, wenn die SCR-Temperatur so hoch ist, dass die NH₃-Adsorptionskapazität des SCR-Katalysators kleiner als die vorgenannte vorgegebene Menge ist, nicht möglich, die NH₃-Adsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator zu erhöhen, selbst wenn der Zusatz durch die Additivzufuhrvorrichtung an den SCR-Katalysator geliefert wird. Deshalb ist es, wenn die SCR-Temperatur so hoch ist, dass die NH₃-Adsorptionskapazität des SCR-Katalysators kleiner als die vorgenannte vorgegebene Menge ist, erforderlich, die Menge von NOx, die hinein in den NSR-Katalysator strömt und durch pro Einheit Zeit diesen entwischt bzw. entweicht bzw. entschwindet (oder die entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge), zu berechnen und pro Einheit Zeit eine Menge eines Additivs, von dem das Äquivalenzverhältnis der Menge von NH₃ zu der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge gleich einem spezifischen Verhältnis ist, an den SCR-Katalysator zu liefern. In dem Fall, in dem der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess derart durchgeführt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Reduzierung einer Produktion von N₂O geeignet ist, eingestellt wird, gibt es eine Möglichkeit, dass sich die Menge von NOx, die in dem NSR-Katalysator gespeichert worden ist und aus dem NSR-Katalysator heraus strömt, ohne entfernt zu werden, erhöhen kann. Deshalb gibt es in dem Fall, in dem der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess derart durchgeführt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Reduzierung einer Produktion von N₂O geeignet ist, eingestellt wird, eine Möglichkeit, dass eine Menge von NOx, die größer als die vorgenannte entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge ist, hinein in den SCR-Katalysator strömen kann. Unter solchen Umständen kann, falls eine Menge von Additiv, von der das Äquivalenzverhältnis von der Menge von NH₃ zu der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge gleich dem vorgenannten spezifischen Verhältnis ist, an den SCR-Katalysator geliefert wird, die Menge von NH₃, die an den SCR-Katalysator geliefert wird, kleiner als die Menge von NH₃, die nötig ist, um NOx zu reduzieren, das hinein in den SCR-Katalysator strömt, sein. Folglich kann sich die Menge von NOx, die nicht durch den SCR-Katalysator entfernt wird, erhöhen. Um dies zu verhindern, kann, wenn die SCR-Temperatur gleich einer Adsorptionsgrenztemperatur oder höher als diese ist, das Steuerungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung eine Äquivalenzverhältnissteuerung durchführen, um die Additivzufuhrvorrichtung derart zu steuern, dass eine Menge von Additiv, von der das Äquivalenzverhältnis von der Menge von NH₃ zu der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge gleich einem vorgegebenen Verhältnis ist, an den SCR-Katalysator geliefert wird, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchgeführt wird, und eine Menge von Additiv, von der das Äquivalenzverhältnis von der Menge von NH₃ zu der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge größer als das vorgegebene Verhältnis ist, an den SCR-Katalysator geliefert wird, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird. Die oben erwähnte Adsorptionsgrenztemperatur ist die niedrigste SCR-Temperatur, bei der die NH₃-Adsorptionskapazität des SCR-Katalysators kleiner als die vorgenannte vorgegebene Menge ist. Mit diesem Merkmal kann selbst in Fällen, in denen der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess unter Umständen durchgeführt wird, in denen die SCR-Temperatur höher als die Adsorptionsgrenztemperatur ist, eine Produktion von N₂O verhindert werden, während eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den NSR-Katalysator oder den SCR-Katalysator entfernt wird, verhindert wird.
In dem Fall, in dem der Abgasreinigungsapparat den NSR-Katalysator und den SCR-Katalysator hat, wird, wenn die NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese ist, der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt, wenn die NOx-Speichermenge in dem NSR-Katalysator den vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder übersteigt. In diesem Prozess kann NOx, das in dem NSR-Katalysator gespeichert ist, durch ein Steuern der Menge von Kraftstoff, die durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zugeführt wird, effektiv entfernt werden, und zwar derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für ein Entfernen von NOx geeignet ist, eingestellt wird. Jedoch kann, selbst wenn die NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese ist, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für ein Entfernen von NOx während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess geeignet ist, eingestellt wird, eine kleine Menge von N₂O in dem NSR-Katalysator produziert werden. Um dies zu verhindern, kann, wenn die NSR-Temperatur, die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators oder höher als diese ist, das Steuerungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge von Kraftstoff, die durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zugeführt wird, steuern, und zwar derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator strömt, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, höher ist, wenn die SCR-Temperatur, die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, gleich der Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators oder höher als diese ist, im Vergleich dazu, wenn die SCR-Temperatur, die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhalten wird, niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des SCR-Katalysators ist. Mit diesem Merkmal kann, wenn die NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur des NSR-Katalysators oder höher als diese ist, die Änderung einer Produktion von N₂O klein gemacht werden, während eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den SCR-Katalysator entfernt wird, verhindert wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator produziert wird, wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, in einem Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat, der den NSR-Katalysator enthält, der in dem Auslassdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, so klein wie möglich gehalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das die generelle Konfiguration eines Verbrennungsmotors, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, und dessen Auslasssystem in einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 zeigt die Beziehung zwischen der NSR-Temperatur Tnsr und der N₂O-Konzentration in dem Abgas, das aus dem NSR-Katalysator heraus strömt.
3 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsroutine, die durch ein ECU ausgeführt wird, wenn ein Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
4 ist ein Diagramm, das die generelle Konfiguration eines Verbrennungsmotors, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, und dessen Auslasssystem in einer zweiten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsroutine, die durch das ECU ausgeführt wird, wenn ein Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
6 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsroutine, die durch das ECU ausgeführt wird, wenn ein Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
7 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsroutine, die durch das ECU ausgeführt wird, wenn eine Äquivalenzverhältnissteuerung in der Modifikation der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
Beschreibung der Ausführungsformen
In dem Folgenden werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Dimensionen bzw. Abmessungen, Materialien, Formen, relative Anordnungen und andere Merkmale der Komponenten, die in Zusammenhang mit den Ausführungsformen beschrieben werden, sind nicht gedacht, um den technischen Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung einzig auf diese zu beschränken, außer wenn es besonders angegeben ist.
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das die generelle Konfiguration eines Verbrennungsmotors, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, und dessen Auslasssystem zeigt. Der Verbrennungsmotor 1, der in 1 zu sehen ist, ist ein Kompressionszündungsverbrennungsmotor (Dieselmotor), der ein Kraftstoffeinspritzventil 2 hat, das Kraftstoff in einen Zylinder (nicht zu sehen) einspritzt. Der Verbrennungsmotor 1 kann alternativ ein Funkenzündungsverbrennungsmotor sein, der mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch, das ein mageres bzw. armes Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat, das höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, funktionieren bzw. tätig sein.
Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Auslassdurchgang 3 verbunden. Der Auslassdurchgang 3 ist ein Kanal, durch den das Gas (Abgas), das in dem Zylinder des Verbrennungsmotors 1 verbrannt worden ist, strömt. In der Mitte des Auslassdurchgangs 3 ist ein Abgasreinigungsapparat bereitgestellt. Der Abgasreinigungsapparat enthält einen NSR-Katalysator 4, der in dem Auslassdurchgang 3 bereitgestellt ist, und ein Kraftstoffhinzufügungsventil 6, das in dem Auslassdurchgang 3 stromaufwärts des NSR-Katalysators 4 bereitgestellt ist.
Der NSR-Katalysator 4 ist aus einer wabenförmigen Struktur gebildet, die mit einer beschichtete Schicht, wie beispielsweise Aluminiumoxid, einem Edelmetall (wie beispielsweise Platin, Palladium oder Rhodium), das auf der beschichteten Schicht gestützt wird, und einem NOx-Speichermaterial (wie beispielsweise Barium oder Lithium), das auf der beschichteten Schicht gestützt wird, beschichtet. Der NSR-Katalysator 4, der wie oben konfiguriert ist, nimmt NOx in das Abgas auf, um es zu speichern, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, ein mageres bzw. armes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Die Bezeichnung „speichern” (zusammen mit dessen Ableitungen) wird in dieser Spezifikation verwendet, um Modi, in denen der NSR-Katalysator NOx chemisch speichert, und Modi, in denen der NSR-Katalysator NOx physikalisch adsorbiert, auszudrücken. Wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, niedrig ist und die Konzentration von unverbranntem Kraftstoff hoch ist, und zwar, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, ein fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, desorbiert der NSR-Katalysator 4 NOx, das darin gespeichert ist, um dem desorbierten NOx zu ermöglichen, durch unverbrannten Kraftstoff in Stickstoff (N₂) und/oder Ammoniak (NH₃) reduziert zu werden. Das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 ist eine Vorrichtung, die verwendet wird, um Kraftstoff zu dem Abgas, das in dem Auslassdurchgang 3 stromaufwärts des NSR-Katalysators 4 strömt, hinzuzufügen. Das Kraftstoffhinzufügungsventil bildet die Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Kraftstoffzufuhrvorrichtung kann durch eine Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 2 des Zylinders während dem Auslasshub implementiert werden.
Der Auslassdurchgang 3 stromaufwärts des NSR-Katalysators 4 ist mit einem ersten A/F-Messfeldgeber 9, einem ersten NOx-Messwertgeber 10 und einem ersten Temperaturmesswertgeber 11 bereitgestellt. Der erste A/F-Messwertgeber 9 gibt ein elektrisches Signal, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas repräsentiert, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, aus. Der erste NOx-Messwertgeber 10 gibt ein elektrisches Signal, das die Konzentration von NOx in dem Abgas repräsentiert, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, aus. Der erste Temperaturmesswertgeber 11 gibt ein elektrisches Signal, das die Temperatur von dem Abgas repräsentiert, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, aus. Der Auslassdurchgang 3 stromabwärts des NSR-Katalysators 4 ist mit einem zweiten Temperaturmesswertgeber 12, einem zweiten A/F-Messwertgeber 13 und einem zweiten NOx-Messwertgeber 14 bereitgestellt. Der zweite Temperaturmesswertgeber 12 gibt ein elektrisches Signal, das die Temperatur von dem Abgas repräsentiert, das aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt, aus. Der zweite A/F-Messwertgeber 13 gibt ein elektrisches Signal, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas repräsentiert, das aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt, aus. Der zweite NOx-Messwertgeber 14 gibt ein elektrisches Signal, das die Konzentration von NOx in dem Abgas repräsentiert, das aus dem NSR-Katalysator heraus strömt, aus.
Ein ECU 8 ist für den Verbrennungsmotor 1, der die oben beschriebene Konfiguration hat, bereitgestellt. Das ECU 8 ist eine elektronische Steuerungseinheit, die aus einer CPU (zentrale Recheneinheit, central processing unit), einem ROM (Festwertspeicher bzw. Nur-Lese-Speicher, read-only memory), einem RAM (Direktzugriffsspeicher, random-access memory) und einem Backup-RAM bzw. Sicherungs-RAM etc. zusammengesetzt ist. Das ECU 8 ist mit dem ersten A/F-Messwertgeber 9, dem ersten NOx-Messwertgeber 10, dem ersten Temperaturmesswertgeber 11, dem zweiten Temperaturmesswertgeber 12, dem zweiten A/F-Messwertgeber 13 und dem zweiten NOx-Messwertgeber 14 elektrisch verbunden. Das ECU 8 ist ebenso mit verschiedenen Messwertgebern, wie beispielsweise einem Beschleunigerpositionsmesswertgeber 17, einem Kurbelpositionsmesswertgeber 18 und einem Luftströmungsmessgerät 19, elektrisch verbunden. Signale, die von den vorgenannten Messwertgebern ausgegeben werden, werden dem ECU 8 zugeführt. Der Beschleunigungspositionsmesswertgeber 17 ist ein Messwertgeber, der ein elektrisches Signal, das die Größe einer Betätigung des Beschleunigungspedals (oder den Beschleunigeröffnungsgrad) repräsentiert, ausgibt. Der Kurbelpositionsmesswertgeber 18 ist ein Messwertgeber, der ein elektrisches Signal, das die Rotationsposition der Leistungsausgabewelle (d. h., Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 1 repräsentiert, ausgibt. Das Luftströmungsmessgerät 19 ist ein Messwertgeber, der ein elektrisches Signal, das die Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors 1 repräsentiert, ausgibt.
Das ECU 8 ist mit verschiedenen Vorrichtungen, die das Kraftstoffeinspritzventil 2, das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 und ein Harnstoffhinzufügungsventil 7 enthalten, elektrisch verbunden und angepasst, um diese Vorrichtung unter Verwendung von Signalen, die von den vorgenannten Messwertgebern ausgegeben werden, zu steuern. Zum Beispiel steuert das ECU 8 die Kraftstoffeinspritzmenge und das Kraftstoffeinspritztiming des Kraftstoffeinspritzventils 2 auf der Grundlage des Ausgabesignals von dem Beschleunigerpositionsmesswertgeber 17 (Beschleunigeröffnungsgrad) und der Motordrehzahl, die unter Verwendung des Ausgabesignals von dem Kurbelpositionsmesswertgeber 18 berechnet wird. Das ECU 8 führt einen Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess für ein Ändern des Abgases, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, in ein Gas, das eine niedrige Sauerstoffkonzentration und hohe Unverbrannter-Kraftstoff-Konzentration hat (und zwar ein Gas, das ein fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat), durch ein Addieren von Kraftstoff zu dem Abgas durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 durch, wenn die Menge von NOx, die in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist (oder die NOx-Speichermenge) gleich einem vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist, und zwar unter Umständen, in denen die Temperatur des NSR-Katalysators 4 (oder die NSR-Temperatur) gleich der Aktivierungsstarttemperatur oder höher als diese ist. In dem Folgenden wird beschrieben, wie der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in dieser Ausführungsform durchgeführt wird.
Die Menge von Kraftstoff, die durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 in dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess zu dem Abgas hinzugefügt wird, wird generell derart gesteuert, dass das Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, ein fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Reduzierung und Entfernung von NOx geeignet ist, das in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist, hat. Insbesondere wird, wenn die NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur oder höher als diese ist, die Kraftstoffhinzufügungsmenge durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 gesteuert, um so das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. 13,5) von einem relativ hohen Grad an Fettheit bzw. Reichtum einzustellen. Die vorgenannte Aktivierungsabschlusstemperatur ist eine Temperatur, bei der zum Beispiel die NOx-Entfernungsrate 80% erreicht oder übersteigt, wenn der NSR-Katalysator 4 in einer fetten bzw. reichen Atmosphäre ist. Die Aktivierungsabschlusstemperatur als solche ist ungefähr 350°C. Wenn die NSR-Temperatur in einem Aufwärmtemperaturbereich ist, der höher als die Aktivierungsstarttemperatur oder gleich dieser und niedriger als die vorgenannte Aktivierungsabschlusstemperatur ist, wird die Kraftstoffhinzufügungsmenge durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 derart gesteuert, dass das Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, ein fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem Grad an Fettheit bzw. Reichtum, das kleiner als der Grad an Fettheit bzw. Reichtum von dem Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, hat, wobei je niedriger die NSR-Temperatur ist, desto kleiner der Grad an Fettheit bzw. Reichtum ist. Die vorgenannte Aktivierungsstarttemperatur ist eine Temperatur, bei der zum Beispiel die NOx-Entfernungsrate 20% erreicht oder übersteigt, wenn der NSR-Katalysator 4 in einer fetten bzw. reichen Atmosphäre ist. Die Aktivierungsstarttemperatur als solche ist ungefähr 200°C.
Während der NSR-Katalysator 4 in dem Prozess eines Aufwärmens ist, wie es der Fall ist, wenn die NSR-Temperatur in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, falls der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, gibt es eine Möglichkeit, dass ein Teil von NOx, der in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist, nicht in bzw. zu Stickstoff (N₂) reduziert werden kann und N₂O produziert werden kann.
Zu dem Zweck eines Entwickelns eines effektiven Verfahrens für ein Reduzieren der Menge von N₂O, die in einem NSR-Katalysator während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess produziert wird, wenn die NSR-Temperatur in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, führte der Erfinder der vorliegenden Erfindung energisch bzw. unermüdlich Experimente und Überprüfungen bzw. Verifikationen durch, um zu entdecken, dass, wenn die NSR-Temperatur niedriger als eine spezifische Temperatur (z. B. 250°C) ist, die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess produziert wird, kleiner ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, niedrig ist (und zwar, wenn der Grad an Fettheit bzw. Reichtum groß ist), im Vergleich dazu, wenn dieser hoch ist (und zwar, wenn der Grad an Fettheit bzw. Reichtum klein ist), und dass, wenn die NSR-Temperatur gleich der vorgenannten spezifischen Temperatur oder höher als diese ist, die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess produziert wird, kleiner ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, hoch ist (und zwar, wenn der Grad an Fettheit bzw. Reichtum klein ist), im Vergleich dazu, wenn dieser niedrig ist (und zwar, wenn der Grad an Fettheit bzw. Reichtum groß ist). Daraus folgt, dass, wenn die NSR-Temperatur in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, ein Andern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für ein Entfernen von NOx geeignet ist, wie es oben beschrieben wurde, zu einer Erhöhung bei der Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator produziert wird, führen kann.
Angesicht der obigen Entdeckung gestalteten wir den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess von dieser Ausführungsform, um die Kraftstoffhinzufügungsmenge durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 derart zu steuern, dass, wenn die NSR-Temperatur in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, niedriger gemacht wird, wenn die NSR-Temperatur niedriger als die vorgenannte spezifische Temperatur ist, im Vergleich dazu, wenn die NSR-Temperatur gleich der vorgenannten spezifischen Temperatur oder höher als diese ist. Insbesondere wird in dem Fall, in dem der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess unter Umständen durchgeführt wird, in denen die NSR-Temperatur in dem Aufwärmtemperaturbereich und niedriger als die vorgenannte spezifische Temperatur ist, die Kraftstoffhinzufügungsmenge durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 gesteuert wird, um so das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein erstes fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als Luft-Kraftstoff-Verhältnisse ist, die für ein Entfernen von NOx geeignet sind, einzustellen. In dem Fall, in dem der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess unter Umständen durchgeführt wird, in denen die NSR-Temperatur in dem Aufwärmtemperaturbereich und gleich der vorgenannten spezifischen Temperatur oder höher als diese ist, wird die Kraftstoffhinzufügungsmenge durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 gesteuert, um so das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein zweites fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als Luft-Kraftstoff-Verhältnisse, die für ein Entfernen von NOx geeignet sind, und höher als das vorgenannte erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, einzustellen.
2 zeigt die Beziehung zwischen der NSR-Temperatur und der N₂O-Konzentration in dem Abgas, das aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt. Die Horizontalachse von 2 repräsentiert die NSR-Temperatur Tnsr und die Vertikalachse von 2 repräsentiert die N₂O-Konzentration in dem Abgas, das aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt. Die durchgehende Kurve in 2 zeigt die Beziehung in einem Fall, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, gleich dem ersten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 ist. Die Kettenkurve in 2 zeigt die Beziehung in einem Fall, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, gleich dem zweiten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 ist. In 2 ist Tnsr1 die Aktivierungsstarttemperatur bei dem NSR-Katalysator 4, ist Tnsr2 die Aktivierungsabschlusstemperatur bei dem NSR-Katalysator 4 und ist Tthr die vorgenannte spezifische Temperatur.
Wie es in 2 zu sehen ist, ist in dem Fall, in dem die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich und niedriger als die spezifische Temperatur Tthr ist, die N₂O-Konzentration in dem Abgas, das aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt, niedriger, denn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, gleich dem ersten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 ist, im Vergleich dazu, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, gleich dem zweiten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 ist. In dem Fall, in dem die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich und gleich der spezifischen Temperatur Tthr oder höher als diese ist, ist die N₂O-Konzentration in dem Abgas, das aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt, niedriger, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, gleich dem zweiten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 ist, im Vergleich dazu, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, gleich dem ersten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 ist.
Deshalb kann in dem Fall, in dem die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, durch ein Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Abgas, das während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1, wenn die NSR-Temperatut Tnsr niedriger als die vorgenannte spezifische Temperatur Tthr ist, und auf das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2, wenn die NSR-Temperatur Tnsr gleich der vorgenannten spezifischen Temperatur Tthr oder höher als diese ist, klein gehalten werden.
Das vorgenannte erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die Menge von N₂O, die produziert wird, als minimiert erachtet wird, während die NOx-Entfernungsrate bei dem NSR-Katalysator 4 höher als ein gewünschter unterer Grenzwert oder gleich diesem gehalten wird, wenn die NSR-Temperatur Tnsr gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tnsr1 oder höher als diese und niedriger als die vorgenannte spezifische Temperatur Tthr ist. Das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die Menge von N₂O, die produziert wird, als minimiert erachtet wird, während die NOx-Entfernungsrate bei dem NSR-Katalysator 4 höher als ein gewünschter unterer Grenzwert oder gleich diesem gehalten wird, wenn die NSR-Temperatur Tnsr höher als die vorgenannte spezifische Temperatur Tthr oder gleich dieser und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 ist. Durch ein Festsetzen des ersten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/Fr1 und des zweiten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/Fr2 wie oben kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, klein gehalten werden, während eine übermäßige Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht in dem NSR-Katalysator 4 entfernt wird, verhindert wird. Das erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 und das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2, die die oben beschriebenen Bedingungen erfüllen, werden experimentell im Voraus bestimmt.
In dem Folgenden wird die Prozedur eines Durchführens des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsroutine, die durch das ECU 8 zu regelmäßigen Intervallen ausgeführt wird, während der Verbrennungsmotor 1 tätig ist. Die Verarbeitungsroutine ist in dem ROM oder einer anderen Vorrichtung von dem ECU 8 gespeichert.
In der Verarbeitungsroutine in 3 erhält zunächst in der Verarbeitung von Schritt S101 das ECU 8 die NSR-Temperatur Tnsr. Die in NSR-Temperatur Tnsr wird unter Verwendung von, als Parameter, der Differenz zwischen dem Messwert des ersten Temperaturmesswertgebers 11 und dem Messwert des zweiten Temperaturmesswertgebers 12, und der Abgasströmungsrate, die die Ansaugluftmenge (d. h., der Messwert des Luftströmungsmessgeräts 19) und die Kraftstoffeinspritzungsmenge ist, berechnet. Alternativ kann die NSR-Temperatur Tnsr unter Verwendung von, als Parameter, des Messwerts des zweiten Temperaturmesswertgebers 12 und der Abgasströmungsrate berechnet werden. Die Verarbeitung von Schritt S101, die durch das ECU 8 ausgeführt wird, verkörpert das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der Verarbeitung von Schritt S102 bestimmt das ECU 8, ob die NSR-Temperatur Tnsr, die in Schritt S101 berechnet wird, gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tnsr1 oder höher als diese ist, oder nicht. Falls die Bestimmung, die in Schritt S102 gemacht wird, negativ ist, ist das NOx-Entfernungsvermögen des NSR-Katalysators 4 nicht aktiv und beendet deshalb das ECU 8 die Ausführung dieser Verarbeitungsroutine. Ist dagegen die Bestimmung, die in Schritt S102 gemacht wird, bestätigend, führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S103 aus.
In der Verarbeitung von Schritt S103 erhält das ECU 8 die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 oder ruft dieses diese ab. Die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 wird in einem anderen Prozess durch ein Integrieren der Menge von NOx, die in dem NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit seit bzw. ab dem Ende des vorhergehenden Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses gespeichert wird, berechnet. Die Menge von NOx, die in dem NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit gespeichert wird, ist gleich der Differenz zwischen der Menge von NOx, die hinein in den NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit strömt, und der Menge von NOx, die aus dem NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit heraus strömt. Die Menge von NOx, die hinein in den NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit strömt, kann als das Produkt des Messwerts des ersten NOx-Messwertgebers 10 (und zwar der NOx-Konzentration in dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt) und der Abgasströmungsrate berechnet werden. Die Menge von NOx, die aus dem NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit strömt, kann als das Produkt aus dem Messwert des zweiten NOx-Messwertgebers 14 und der Abgasströmungsrate berechnet werden. Alternativ kann die Menge von NOx, die hinein in den NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit strömt, unter Verwendung von, als Parameter, Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 (wie beispielsweise der Motorlast und der Motordrehzahl etc.) geschätzt werden. Die Verarbeitung von Schritt S103, die durch das ECU 8 ausgeführt wird, verkörpert das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der Verarbeitung von Schritt S104 bestimmt das ECU 8, ob die NOx-Speichermenge Anox, die in Schritt S103 erhalten wird, gleich einem vorgegebenen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist, oder nicht. Der vorgegebene Schwellenwert Anoxthr ist solch ein Wert, dass es, falls die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 gleich diesem vorgegebenen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist, und zwar zu der Zeit, wenn der Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist, erachtet wird, dass es eine Möglichkeit gibt, dass der NSR-Katalysator 4 nicht in der Lage sein wird, ein gewünschtes NOx-Speichervermögen auszuführen, nachdem der Verbrennungsmotor 1 damit beginnt, nächstes Mal tätig zu sein. Falls die Bestimmung, die in Schritt S104 gemacht wird, negativ ist, ist es nicht erforderlich, den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchzuführen, und beendet das ECU 8 die Ausführung dieser Verarbeitungsroutine. Dagegen führt, falls die Bestimmung, die in Schritt S104 gemacht wird, bestätigend ist, das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S105 aus.
In der Verarbeitung von Schritt S105 bestimmt das ECU 8, ob die NSR-Temperatur Tnsr, die in der Verarbeitung von Schritt S101 erhalten wird, gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr bzw. Tnsr2 oder größer als diese ist, oder nicht. Falls die Bestimmung, die in Schritt S105 gemacht wird, bestätigend ist, wird es erachtet, dass das NOx-Entfernungsvermögen des NSR-Katalysators 4 ausreichend aktiv ist. Dann führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von S106 aus, in der das ECU 8 den Fettspitzenprozess bzw. Reichenspitzenprozess durchführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das vorgenannte Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Frst einzustellen. Insbesondere berechnet das ECU 8 eine Kraftstoffhinzufügungsmenge, die nötig ist, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das vorgenannte Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Frst einzustellen, unter Verwendung von, als Parameter, der Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird (d. h., dem Messwert von dem ersten NOx-Messwertgeber 10), und dem Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Frst, und der Abgasströmungsrate. Dann führt das ECU 8 den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durch ein Steuern des Kraftstoffhinzufügungsventils 6 auf der Grundlage der so berechneten Kraftstoffhinzufügungsmenge durch. Folglich kann NOx, das in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist, effizient reduziert und entfernt werden. Der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess, der durch die Verarbeitung von Schritt S106 durchgeführt wird, kann entweder zu der Zeit, wenn eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist, oder zu der Zeit, wenn der Messwert des zweiten A/F-Messwertgebers 13 gleich dem Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Frst oder niedriger als dieses wird, beendet werden.
Falls die Bestimmung, die in Schritt S105 gemacht wird, negativ ist, ist die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich. Dann gibt es, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Entfernung von NOx geeignet ist, eingestellt wird, und zwar wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, eine Möglichkeit, dass sich die Menge von N₂O, die produziert wird, erhöhen kann, wie es oben beschrieben wurde. Deshalb führt in der Verarbeitung von Schritt S107 das ECU 8 den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess weiter durch, während die Produktion von N₂O gesteuert wird.
In der Verarbeitung von Schritt S107 bestimmt das ECU 8, ob die NSR-Temperatur Tnsr, die in der Verarbeitung von Schritt S101 erhalten wird, gleich der spezifischen Temperatur Tthr oder höher als diese ist, oder nicht. Falls die Bestimmung, die in Schritt S107 gemacht wird, bestätigend ist, ist die NSR-Temperatur Tnsr in dem Temperaturbereich, der gleich der spezifischen Temperatur Tthr oder höher als diese und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 ist. In dem Temperaturbereich, der gleich der spezifischen Temperatur Tthr oder höher als diese und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 ist, ist die Menge N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, kleiner, wenn der Grad an Fettheit bzw. Reichtum von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, klein ist, im Vergleich dazu, wenn dieser groß ist, wie es oben mit Bezug auf 2 beschrieben wurde. Deshalb führt, falls die Bestimmung, die in Schritt S107 gemacht wird, bestätigend ist, das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S108 aus, in der das ECU 8 den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2, von dem der Grad an Fettheit bzw. Reichtum größer als der Grad an Fettheit bzw. Reichtum von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das für eine Entfernung von NOx geeignet ist, einzustellen. Wie es oben beschrieben wurde, ist das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die Menge von N₂O, die produziert wird, minimiert wird, während die NOx-Entfernungsrate bei dem NSR-Katalysator 4 höher als ein gewünschter unterer Grenzwert oder gleich diesem gehalten wird, wenn die NSR-Temperatur Tnsr höher als die spezifische Temperatur Tthr oder gleich dieser und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 ist. Deshalb kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, klein gehalten werden, während eine übermäßige Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht in dem NSR-Katalysator 4 entfernt wird, verhindert wird. Der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess, der durch die Verarbeitung von Schritt S108 durchgeführt wird, kann entweder zu der Zeit, wenn eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist, oder zu der Zeit, wenn der Messwert des zweiten A/F-Messwertgebers 13 gleich dem zweiten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 oder niedriger als dieses wird, beendet werden.
Dagegen ist, falls die Bestimmung, die in Schritt S107 gemacht wird, negativ ist, die NSR-Temperatur Tnsr in dem Temperaturbereich, der gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tnsr1 oder höher als diese und niedriger als die spezifische Temperatur Tthr ist. In dem Temperaturbereich, der gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tnsr1 oder höher als diese und niedriger als die spezifische Temperatur Tthr ist, ist die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, kleiner, wenn der Grad an Fettheit bzw. Reichtum von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, groß ist, im Vergleich dazu, wenn dieser klein ist, wie es oben mit Bezug auf 2 beschrieben wurde. Deshalb führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S109 aus, in der das ECU 8 den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1, das niedriger als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das für eine Entfernung von NOx geeignet ist, einzustellen. Wie es oben beschrieben wurde, ist das erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die Menge von N₂O, die produziert wird, minimiert wird, während die NOx-Entfernungsrate bei dem NSR-Katalysator 4 höher als ein gewünschter unterer Grenzwert oder gleich diesem ist, wenn die NSR-Temperatur Tnsr höher als die Aktivierungsstarttemperatur Tnsr1 oder gleich dieser und niedriger als die spezifische Temperatur Tthr ist. Deshalb kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, klein gehalten werden, während eine übermäßige Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht in dem NSR-Katalysator 4 entfernt wird, verhindert wird. Der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess, der durch die Verarbeitung von Schritt S109 durchgeführt wird, kann entweder zu der Zeit, wenn eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist, oder zu einer Zeit, wenn der Messwert des zweiten A/F-Messwertgebers 13 gleich dem ersten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 oder niedriger als dieses wird, beendet werden.
Die Verarbeitung der Schritte S102 und S104 bis S109 in der in 3 gezeigten Verarbeitungsroutine, die durch das ECU 8 ausgeführt wird, verkörpert das Steuerungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform kann, wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, so klein wie möglich gehalten werden, während eine übermäßige Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht in dem NSR-Katalysator 4 entfernt wird, verhindert wird.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben. In dem Folgenden werden einzig Merkmale, die verschieden von denjenigen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind, beschrieben und werden ähnliche Merkmale nicht beschrieben.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform insofern, als der Abgasreinigungsapparat zusätzlich zu einem NSR-Katalysator 4 einen SCR-Katalysator 5, der in dem Auslassdurchgang 3 stromabwärts des NSR-Katalysators 4 angeordnet ist, hat und wird, selbst wenn die Temperatur des NSR-Katalysators 4 in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchgeführt, falls der SCR-Katalysator 5 nicht aktiv ist.
4 ist ein Diagramm, das die generelle Konfiguration eines Verbrennungsmotors und dessen Auslasssystem gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie es in 4 zu sehen ist, hat der Abgasreinigungsapparat dieser Ausführungsform zusätzlich zu einem NSR-Katalysator 4 und einem Kraftstoffeinspritzventil 6 einen SCR-Katalysator 5, der in dem Auslassdurchgang 3 stromabwärts des NSR-Katalysators 4 angeordnet ist, und ein Hinzufügungsventil 7, das in dem Auslassdurchgang 3 zwischen dem NSR-Katalysator 4 und dem SCR-Katalysator 5 angeordnet ist.
Der SCR-Katalysator 5 ist aus einer wabenförmigen Struktur gebildet, die aus Cordierit oder einem Fe-Cr-Al-wärmeresistenten-Stahl, einer aluminiumoxidbasierten oder zeolithbasierten beschichteten Schicht auf der wabenförmigen Struktur und einem Edelmetall (wie beispielsweise Platin oder Palladium), das auf der beschichteten Schicht gestützt wird, gefertigt ist. Der SCR-Katalysator 5, der wie oben konfiguriert ist, adsorbiert NH₃, das in dem Abgas enthalten ist, und reduziert NOx in dem Abgas unter Verwendung des adsorbierten NH₃ als Reduziermittel, um NOx zu entfernen.
Das Hinzufügungsventil 7 ist eine Ventilvorrichtung, die verwendet wird, um ein Reduziermittel, wie beispielsweise NH₃ oder einen Vorläufer von NH₃, zu dem Abgas hinzuzufügen. Das Reduziermittel kann eine Harnstofflösung (wässrige Lösung von Harnstoff) oder NH₃-Gas sein. In dieser Ausführungsform wird eine Harnstofflösung als das Reduziermittel verwendet. Entsprechend wird das Hinzufügungsventil 7 als das Harnstoffhinzufügungsventil 7 bezeichnet. Eine Harnstofflösung, die durch das Harnstoffhinzufügungsventil 7 hinzugefügt wird, wird in dem Abgas oder in dem SCR-Katalysator 5 thermisch zerlegt und in dem SCR-Katalysator 5 hydrolisiert, um NH₃ zu produzieren. So produziertes NH₃ wird durch den SCR-Katalysator 5 adsorbiert. Das Harnstoffhinzufügungsventil 7 bildet die Additivzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Auslassdurchgang 3 stromabwärts des SCR-Katalysators 5 ist mit einem dritten NOx-Messwertgeber 15 und einem dritten Temperaturmesswertgeber 16 bereitgestellt. Der dritte NOx-Messwertgeber 15 gibt ein elektrisches Signal, das die NOx-Konzentration in dem Abgas repräsentiert, das aus dem SCR-Katalysator 5 heraus strömt, aus. Der dritte Temperaturmesswertgeber 16 gibt ein elektrisches Signal, das die Temperatur von dem Abgas repräsentiert, das aus dem SCR-Katalysator 5 heraus strömt, aus. Signale, die von diesen Messwertgebern ausgegeben werden, werden dem ECU 8 zugeführt.
In dem System, das in 4 zu sehen ist, wird in dem Fall, in dem die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, falls der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess in der gleichen Prozedur wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, wenn die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist, NOx, das nicht durch den NSR-Katalysator 4 entfernt worden ist, durch den SCR-Katalysator 5 entfernt. Deshalb kann eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den NSR-Katalysator 4 oder den SCR-Katalysator 5 entfernt wird, verhindert werden. Jedoch wird, wenn die Temperatur Tscr des SCR-Katalysators 5 (die als die „SCR-Temperatur” bezeichnet wird) zu der Zeit, wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 ist, NOx, das nicht durch den NSR-Katalysator 4 entfernt worden ist, auch nicht durch den SCR-Katalysator 5 entfernt.
Deshalb wird in dieser Ausführungsform, selbst wenn die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich ist und die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 gleich dem vorgenannten spezifischen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist, der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchgeführt, falls die SCR-Temperatur Tscr niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 ist. Mit diesem Merkmal wird, wenn die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess unter der Bedingung, dass die SCR-Temperatur Tscr gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 oder höher als diese ist, durchgeführt. Deshalb kann, selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die NOx-Entfernungsrate mit bzw. bei dem NSR-Katalysator 4 niedriger als der vorgenannte untere Grenzwert während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess ist, eingestellt wird, eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den Abgasreinigungsapparat entfernt wird, verhindert werden. Folglich wird in dieser Ausführungsform das erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgesetzt, bei dem die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, minimiert wird, wenn die NSR-Temperatur Tnsr in dem Temperaturbereich ist, der gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tnsr1 des NSR-Katalysators 4 oder höher als diese und niedriger als die spezifische Temperatur Tthr ist. Das erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 als solches wird auf zum Beispiel 13,5 festgesetzt. In ähnlicher Weise wird das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 in dieser Ausführungsform auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgesetzt, bei dem die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, minimiert wird, wenn die NSR-Temperatur Tnsr in dem Temperaturbereich ist, der gleich der spezifischen Temperatur Tthr oder höher als diese und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 des NSR-Katalysators 4 ist. Das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 als solches wird auf zum Beispiel 14,0 festgesetzt. Durch ein Festsetzen des ersten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/Fr1 und des zweiten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/Fr2 wie oben kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, mit hoher Zuverlässigkeit klein gehalten werden, während eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den Abgasreinigungsapparat während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess entfernt wird, verhindert wird.
Falls ein Motorbetriebszustand, in dem die Abgastemperatur relativ niedrig ist, während die NSR-Temperatur Tnsr in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist und die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert Anoxthr oder größer als diese ist, andauert, kann die Rate eines Anstiegs der SCR-Temperatur Tscr so niedrig sein, dass der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess für eine lange Zeitspanne nicht durchgeführt werden kann. Dann kann das NOx-Speichervermögen des NSR-Katalysators 4 gesättigt werden. Um sich mit diesem Problem zu befassen, wird in dieser Ausführungsform, falls die SCR-Temperatur Tscr niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 zu der Zeit ist, wenn die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 den vorgenannten spezifischen Schwellenwert Anoxthr erreicht oder übersteigt, während die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, ein Prozess für ein Erwärmen des SCR-Katalysators 5 (der im Nachfolgenden als der „Aufwärmprozess” bezeichnet wird) durchgeführt, bis die SCR-Temperatur Tscr die Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 erreicht oder übersteigt, und wird der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nach dem Abschluss des Aufwärmprozesses durchgeführt. Mit diesem Merkmal kann die Dauer, über die der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchgeführt wird, während die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 gleich dem spezifischen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist, davon abgehalten werden, für eine lange Zeit anzudauern. Deshalb kann eine Sättigung des NOx-Speichervermögens des NSR-Katalysators 4 verhindert werden.
Der oben erwähnte Aufwärmprozess kann durch ein Liefern von Kraftstoff an den NSR-Katalysator 4 durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 durchgeführt werden, um eine Oxidation von Kraftstoff in dem NSR-Katalysator 4 zu bewirken, damit das Abgas, das hinein in den SCR-Katalysator 5 strömt, durch die Reaktionswärme, die dadurch erzeugt wird, aufgewärmt wird. Jedoch gibt es, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 während dem Aufwärmprozess strömt, gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder niedriger als dieses wird, eine Möglichkeit, dass NOx, das in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist, unerwünscht desorbiert werden kann. Deshalb soll die Menge von Kraftstoff, die von dem Kraftstoffhinzufügungsventil 6 an den NSR-Katalysator 4 in dem Aufwärmprozess geliefert wird, derart gesteuert werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Durch ein Durchführen des Aufwärmprozesses auf diese Weise kann die Temperatur von dem SCR-Katalysator 5 erhöht werden, ohne eine ungewünschte Desorption von NOx, das in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist, zu bewirken. In Fällen, in denen der Abgasreinigungsapparat mit einer elektrischen Heizeinrichtung ausgerüstet ist, die im Stande ist, den SCR-Katalysator 5 zu erwärmen, kann der Aufwärmprozess durch ein Erwärmen des SCR-Katalysators 5 durch die Heizeinrichtung durchgeführt werden.
Selbst in dem Fall, in dem die SCR-Temperatur Tscr gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 oder höher als diese ist, und zwar zu der Zeit, wenn die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 den vorgenannten spezifischen Schwellenwert Anoxthr erreicht oder übersteigt, während die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, gibt es eine Möglichkeit, dass ein Teil von NOx, der nicht in dem NSR-Katalysator 4 während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess entfernt worden ist, auch nicht durch den SCR-Katalysator 5 entfernt werden kann, falls die Menge Anh3 von NH₃, die in dem SCR-Katalysator 5 adsorbiert wird, klein ist. Um sich mit diesem Problem zu befassen, wird in dieser Ausführungsform, falls die Menge Anh3 von NH₃, die in dem SCR-Katalysator 5 adsorbiert wird, kleiner als eine spezifische Menge Anh3thr zu der Zeit ist, wenn eine Bedingung für ein Durchführen des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses erfüllt ist, ein Prozess eines Zuführens einer Harnstofflösung durch das Harnstoffhinzufügungsventil 7 (der als der „NH₃-Zufuhrprozess” bezeichnet wird), um die Menge Anh3 von NH₃, die in dem SCR-Katalysator 5 adsorbiert wird, größer als die vorgenannte spezifische Menge Anh3thr oder gleich dieser zu machen, durchgeführt und wird der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess danach durchgeführt. Die vorgenannte Bedingung für ein Durchführen des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses ist, dass die NSR-Temperatur Tnsr gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tnsr1 des NSR-Katalysators 4 oder höher als diese ist, die SCR-Temperatur Tscr gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 oder höher als diese ist und die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 gleich dem spezifischen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist. Die oben erwähnte spezifische Menge Anh3thr ist eine Menge von NH₃, die nötig ist, um NOx, das aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt, in seiner Gesamtheit durch den SCR-Katalysator 5 unter Umständen zu entfernen, in denen die Menge von NOx, die aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt, während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess als die größte erachtet wird. Die spezifische Menge Anh3thr als solche wird im Voraus durch einen Adaptionsprozess basierend auf einem Experiment bestimmt. Mit diesem Merkmal kann NOx, das nicht durch den NSR-Katalysator 4 in dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess entfernt worden ist, durch den SCR-Katalysator 5 mit verbesserter Zuverlässigkeit entfernt werden.
In dem Folgenden wird die Prozedur eines Durchführens des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses gemäß der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsroutine, die durch das ECU 8 zu regelmäßigen Intervallen ausgeführt wird, während der Verbrennungsmotor 1 tätig ist. Die Verarbeitungsroutine ist in dem ROM oder einer anderen Vorrichtung von dem ECU 8 gespeichert. Die Verarbeitungen, die dieselben wie diejenigen in der Verarbeitungsroutine, die in 3 zu sehen ist, gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind, werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Verarbeitungsroutine in 5 erhält zunächst in der Verarbeitung von Schritt S201 das ECU 8 die NSR-Temperatur Tnsr und die SCR-Temperatur Tscr. Die NSR-Temperatur Tnsr wird in derselben Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform erhalten. Die SCR-Temperatur Tscr wird unter Verwendung von, als Parameter, der Differenz zwischen dem Messwert des zweiten Temperaturmesswertgebers 12 und des dritten Temperaturmesswertgebers 16, und der Abgasströmungsrate berechnet. Alternativ kann die SCR-Temperatur Tscr unter Verwendung von, als Parameter, dem Messwert des dritten Temperaturmesswertgebers 16 und der Abgasströmungsrate berechnet werden. Die Bestimmung von der SCR-Temperatur Tscr durch das ECU 8 verkörpert das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Nach einem Ausführen der Verarbeitung von Schritt S201 führt das ECU 8 die Verarbeitung der Schritte S102 bis S104 aus. Falls die Bestimmung, die in Schritt S104 gemacht wird, bestätigend ist, führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S202 aus, in der das ECU 8 bestimmt, ob die SCR-Temperatur Tscr, die in Schritt S201 erhalten wird, gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 oder höher als diese ist, oder nicht. Falls die Bestimmung, die Schritt S202 gemacht wird, bestätigend ist, führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S203 aus.
In der Verarbeitung von Schritt S203 ruft das ECU 8 die NH₃-Adsorptionsmenge Anh3 in dem SCR-Katalysator 5 (oder die Menge von NH₃, die in dem SCR-Katalysator 5 adsorbiert ist) ab. Die NH₃-Adsorptionsmenge Anh3 in dem SCR-Katalysator 5 wird in einem anderen Prozess durch das unten beschriebene Verfahren bestimmt und in einen spezifischen Speicherbereich von dem RAM oder Backup- bzw. Sicherungs-RAM geschrieben. Die NH₃-Adsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 5 wird durch ein Integrieren des Werts, der durch ein Subtrahieren des NH₃-Verbrauchs (d. h., der Menge von NH₃, die zu einer Reduktion bzw. Reduzierung von NOx in dem SCR-Katalysator 5 beiträgt) pro Einheit Zeit und der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge (d. h., der Menge von NH₃, die durch den SCR-Katalysator 5 entwischt bzw. entweicht bzw. entschwindet) pro Einheit Zeit von der Menge von NH₃, die an den SCR-Katalysator 5 pro Einheit Zeit geliefert wird, berechnet. Die Menge von NH₃, die an den SCR-Katalysator 5 pro Einheit Zeit geliefert wird, wird unter Verwendung von, als Parameter, der Menge einer Harnstofflösung, die durch das Kraftstoffhinzufügungsventil bzw. Harnstoffhinzufügungsventil 7 pro Einheit Zeit hinzugefügt wird, berechnet. Der NH₃-Verbrauch pro Einheit Zeit wird unter Verwendung von, als Parameter, der Menge von NOx, die hinein in den SCR-Katalysator 5 strömt (ebenso als die Zustrom-NOx-Menge bezeichnet), und zwar pro Einheit Zeit, und der NOx-Entfernungsrate mit bzw. bei dem SCR-Katalysator 5 berechnet. Die vorgenannte Zustrom-NOx-Menge pro Einheit Zeit wird als das Produkt aus dem Messwert des zweiten NOx-Messwertgebers 14 und der Abgasströmungsrate berechnet. Die NOx-Entfernungsrate von dem SCR-Katalysator 5 wird unter Verwendung von, als Parameter, der Abgasströmungsrate und der SCR-Temperatur Tscr berechnet. Die Beziehung zwischen der NOx-Entfernungsrate mit bzw. bei dem SCR-Katalysator, die Abgasströmungsrate und die SCR-Temperatur werden experimentell im Voraus bestimmt. Die entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge pro Einheit Zeit wird unter Verwendung von, als Parameter, dem Wert der NH₃-Adsorptionsmenge, der letztes Mal berechnet wurde, der SCR-Temperatur und der der Abgasströmungsrate berechnet. Die oben beschriebene Erhaltung bzw. Erlangung der NH₃-Adsorptionsmenge durch das ECU 8 verkörpert das NH₃-Adsorptionsmenge-Erhaltungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Nach dem Abschluss der Verarbeitung von Schritt S203 führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S204 aus, in der das ECU 8 bestimmt, ob die NH₃-Adsoprtionsmenge Anh3, die in Schritt S203 erhalten wird, gleich der vorgenannten spezifischen Menge Anh3rthr oder größer als diese ist. Falls die Bestimmung, die in Schritt S204 gemacht wird, negativ ist, führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S205 aus, in der das ECU 8 den vorgenannten NH₃-Zufuhrprozess durchführt. In diesem Prozess wird die Menge einer Harnstofflösung, die durch das Harnstoffhinzufügungsventil 7 geliefert wird, auf einen Wert festgesetzt, der durch ein Umwandeln der Differenz zwischen der NH₃-Adsorptionsmenge Anh3, die in der Verarbeitung von Schritt S203 abgerufen wird, und der vorgenannten spezifischen Menge Anh3thr (= Anh3thr – Anh3) in eine äquivalente Menge einer Harnstofflösung erhalten wird.
Nach einem Ausführen der Verarbeitung von Schritt S205 führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S206 aus. Falls die Bestimmung, die in Schritt S204 gemacht wird, bestätigend ist, überspringt das ECU 8 den Prozess von Schritt S205 und führt als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S206 aus. In der Verarbeitung von Schritt S206 bestimmt das ECU 8, ob die NSR-Temperatur Tnsr, die in der Verarbeitung von Schritt S201 erhalten wird, gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 des NSR-Katalysators 4 oder höher als diese ist, oder nicht.
Falls die Bestimmung, die in Schritt S206 gemacht wird, bestätigend ist, führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S207 aus, in der das ECU 8 den Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein drittes fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr3 einzustellen. Das oben erwähnte dritte fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr3 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als das vorgenannte Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Frst ist und geeignet für eine Reduzierung einer Produktion von N₂O ist. In Fällen, in denen die NSR-Temperatur Tnsr gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 des NSR-Katalysators 4 oder höher als diese ist, kann NOx, das in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist, durch ein Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Abgas, das während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Frst, das für eine Entfernung von NOx geeignet ist, effizient entfernt werden. Jedoch kann selbst in Fällen, in denen die NSR-Temperatur Tnsr gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur Tnsr2 des NSR-Katalysators 4 oder höher als diese ist, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das während dem Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das Standard-fettes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. Standard-reiches-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Frst eingestellt wird, eine kleine Menge von N₂O in dem NSR-Katalysator 4 produziert werden. Durch ein Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das dritte fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr3, das für eine Reduzierung einer Produktion von N₂O geeignet ist, kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, mit verbesserter Zuverlässigkeit klein gehalten werden. NOx, das in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert worden ist und aus dem NSR-Katalysator 4 heraus strömt, ohne durch den NSR-Katalysator 4 entfernt zu werden, wird durch den SCR-Katalysator 5 entfernt. Deshalb kann die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, mit verbesserter Zuverlässigkeit klein gehalten werden, während eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den NSR-Katalysator 4 oder den SCR-Katalysator 5 entfernt wird, verhindert wird. Der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess, der durch die Verarbeitung von Schritt S207 durchgeführt wird, kann entweder zu der Zeit, wenn eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist, oder zu der Zeit, wenn der Messwert des zweiten A/F-Messwertgebers 13 gleich dem dritten fetten bzw. reichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr3 oder niedriger als dieses wird, beendet werden.
Falls die Bestimmung, die in Schritt S206 gemacht wird, negativ ist, führt das ECU 8 die Verarbeitung der Schritte S107 bis S109 aus. Dann wird in der Verarbeitung von Schritt S108 oder Schritt S109 der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf das erste fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 oder das zweite fette bzw. reiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2 einzustellen. In diesem Fall wird jedes von den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, erstes fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr1 oder zweites fettes bzw. reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/Fr2, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgesetzt, bei dem die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, minimiert wird, wie es oben beschrieben wurde. Deshalb kann die Menge N₂O, die während der Verarbeitung von Schritt S108 oder S109 in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, mit verbesserter Zuverlässigkeit klein gehalten werden. Wenn die Verarbeitung von Schritt 108 oder Schritt S109 ausgeführt wird, wird NOx, das nicht durch den NSR-Katalysator 4 entfernt wird, durch den SCR-Katalysator 5 entfernt. Deshalb kann eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den NSR-Katalysator 4 oder den SCR-Katalysator 5 entfernt wird, verhindert werden.
Falls die Bestimmung, die in Schritt S202 gemacht wird, negativ ist, führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S105 aus. Dann führt, falls die Bestimmung, die in Schritt S105 gemacht wird, bestätigend ist, das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S106 aus, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Dagegen ist, falls die Bestimmung, die in Schritt S105 gemacht wird, negativ ist, das System in dem Zustand, in dem, obwohl die NOx-Speichermenge Anox in den NSR-Katalysator 4 gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist, während die NSR-Temperatur Tnsr in dem vorgenannten Aufwärmtemperaturbereich ist, das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Katalysators 5 nicht aktiv ist. Falls der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess auf dieselbe Art und Weise wie die erste Ausführungsform in diesem Zustand durchgeführt wird, kann sich, während die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, klein gehalten werden kann, die Menge von NOx, die nicht durch den Abgasreinigungsapparat entfernt wird, der den NSR-Katalysator 4 und den SCR-Katalysator 5 enthält, erhöhen. Um sich mit diesem Problem zu befassen, wird in dieser zweiten Ausführungsform, falls die Bestimmung, die in Schritt S105 gemacht wird, negativ ist, der vorgenannte Aufwärmprozess ohne ein Durchführen des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses durchgeführt. Insbesondere startet zunächst in der Verarbeitung von Schritt S208 das ECU 8 den Aufwärmprozess. Dann führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S209 aus, in der das ECU 8 erneut die SCR-Temperatur Tscr erhält. Dann führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S210 aus, in der das ECU 8 bestimmt, ob die SCR-Temperatur Tscr, die in der Verarbeitung von Schritt S209 erhalten wird, die Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 erreicht oder überstiegen hat, oder nicht. Falls die Bestimmung, die in Schritt S210 gemacht wird, negativ ist, kehrt das ECU 8 zu der Verarbeitung von Schritt S209 zurück. Falls die Bestimmung, die in Schritt S210 gemacht wird, bestätigend ist, beendet das ECU 8 den Aufwärmprozess durch die Verarbeitung von Schritt S211 und führt dann das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S203 aus. Der Aufwärmprozess, der in der oben beschriebenen Art und Weise durchgeführt wird, kann die Zeitdauer verkürzen, durch die der SCR-Katalysator 5 in dem Zustand, in dem die NSR-Temperatur Tnsr in dem Aufwärmtemperaturbereich ist und die NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4 gleich dem vorgenannten vorgegebenen Schwellenwert Anoxthr oder größer als dieser ist, nicht aktiv ist. Deshalb kann eine Sättigung des NOx-Speichervermögens des NSR-Katalysators 4 verhindert werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann, wenn der der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird, die Menge von N₂O, die in dem NSR-Katalysator 4 produziert wird, mit verbesserter Zuverlässigkeit klein gehalten werden, während die Menge von NOx, die nicht durch den Abgasreinigungsapparat entfernt wird, der den NSR-Katalysator 4 und den SCR-Katalysator 5 enthält, klein gehalten wird.
Modifikation der zweiten Ausführungsform
Wenn die SCR-Temperatur Tscr eine Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax, die höher als die Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 ist, erreicht oder übersteigt, wird die NH₃-Adsorptionskapazität des SCR-Katalysators 5 kleiner als die vorgenannte spezifische Menge Anh3thr. Deshalb ist es, wenn die SCR-Temperatur Tscr gleich der vorgenannten Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax oder höher als diese ist, erforderlich, die Menge einer Harnstofflösung zu steuern, die zu dem Abgas durch das Harnstoffhinzufügungsventil 7 pro Einheit Zeit gemäß der Menge von NOx, die hinein in den SCR-Katalysator 5 pro Einheit Zeit strömt, hinzugefügt wird. Es ist möglich, die Menge von NOx, die hinein in den SCR-Katalysator 5 pro Einheit Zeit strömt, aus dem Messwert des zweiten NOx-Messwertgebers 14 zu berechnen. Jedoch ist es in Fällen, in denen sich der zweite NOx-Messwertgeber 14 und das Harnstoffhinzufügungsventil 7 nahe zueinander befinden, schwierig, eine Menge einer Harnstofflösung, die angepasst ist, zu der berechneten Menge von NOx durch das Harnstoffhinzufügungsventil 7 um die Zeit, wenn die berechnete Menge von NOx durch die Nachbarschaft bzw. nahe Umgebung des Harnstoffhinzufügungsventils 7 hindurchgeht, hinzuzufügen. Deshalb ist es, wenn die SCR-Temperatur Tscr gleich der vorgenannten Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax oder höher als diese ist, erforderlich, die Menge von NOx, die hinein strömt und durch den NSR-Katalysator 4 pro Einheit Zeit entwischt bzw. entweicht bzw. entschwindet (oder die entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge Anoxslp), zu schätzen und das Harnstoffhinzufügungsventil 7 zu steuern, um den SCR-Katalysator 5 mit einer Menge einer Harnstofflösung, von der das Äquivalenzverhältnis Er von der Menge von NH₃ zu der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge Anoxslp gleich einem spezifischen Verhältnis Erst ist (d. h., gleich 1), zu beliefern.
Wie es in der Beschreibung der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, gibt es, falls der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess derart durchgeführt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Reduzierung einer Produktion N₂O geeignet ist, eingestellt wird, eine Möglichkeit, dass ein Teil von NOx, der in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert ist, nicht durch den NSR-Katalysator 4 entfernt werden kann und hinein in den SCR-Katalysator 5 strömt. Deshalb gibt es, falls der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess derart durchgeführt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das für eine Reduzierung einer Produktion von N2O geeignet ist, eingestellt wird, wenn die SCR-Temperatur Tscr gleich der vorgenannten Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax oder höher als diese ist, eine Möglichkeit, dass eine Menge von NOx, die größer als die vorgenannte entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge Anoxslp ist, hinein in den SCR-Katalysator 5 strömen kann. Um sich mit diesem Problem zu befassen, wird in dieser Modifikation, wenn die SCR-Temperatur Tscr gleich der vorgenannten Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax oder höher als diese ist, die Äquivalenzverhältnissteuerung für das Harnstoffhinzufügungsventil 7 derart durchgeführt, dass eine Menge einer Harnstofflösung, die ein Äquivalenzverhältnis hat, das gleich dem vorgenannten spezifischen Verhältnis ist, an den SCR-Katalysator 5 geliefert wird, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess nicht durchgeführt wird, und dass eine Menge einer Harnstofflösung, die größer als die Menge des vorgenannten spezifischen Verhältnisses ist, an den SCR-Katalysator 5 geliefert wird, während der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird.
In dem Folgenden werden die Prozedur eines Durchführens des Fettspitzenprozesses bzw. Reichspitzenprozesses und die Äquivalenzverhältnissteuerung gemäß dieser Modifikation mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsroutine, die durch das ECU 8 ausgeführt wird, wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird. In 6 sind die Verarbeitungen, die dieselben wie diejenigen in der Verarbeitungsroutine, die in 5 zu sehen ist, gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform sind, durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Verarbeitungsroutine, die in 6 zu sehen ist, führt nach einem Ausführen der Verarbeitung von Schritt S202 das ECU 8 die Verarbeitung von Schritt S301 aus. In der Verarbeitung von Schritt S301 bestimmt das ECU 8, ob die SCR-Temperatur Tscr, die in der Verarbeitung von Schritt S201 erhalten wird, niedriger als die vorgenannte Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax ist oder nicht. Falls die Bestimmung, die in Schritt S301 gemacht wird, bestätigend ist, kann es erachtet werden, dass die NH₃-Adsorptionskapazität des SCR-Katalysators 5 gleich der vorgenannten spezifischen Menge Anh3thr oder größer als diese ist. Dann führt das ECU 8 die Verarbeitung von Schritt S203 und die anschließenden Schritte wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform aus. Dagegen kann es, falls die Bestimmung, die in Schritt S301 gemacht wird, negativ ist, erachtet werden, dass die NH₃-Adsorptionskapazität des SCR-Katalysators 5 kleiner als die vorgenannte spezifische Menge Anh3thr ist. Dann überspringt das ECU 8 die Verarbeitung der Schritte S203 bis S205 und führt dieses als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S206 aus. In diesem Fall wird eine Zufuhr einer Harnstofflösung an den SCR-Katalysator 5 durch die Verarbeitungsroutine, die in 7 zu sehen ist, durchgeführt.
Die Verarbeitungsroutine, die in 7 zu sehen ist, ist in dem ROM oder einer anderen Vorrichtung von dem ECU 8 gespeichert und wird durch das ECU 8 zu regelmäßigen Intervallen ausgeführt, während der Verbrennungsmotor 1 tätig ist.
In der Verarbeitungsroutine, die in 7 zu sehen ist, erhält zunächst in der Verarbeitung von Schritt S401 das ECU 8 die SCR-Temperatur Tscr. Das Verfahren eines Bestimmens der SCR-Temperatur Tscr ist dasselbe wie das in der Verarbeitung von Schritt S201 in den oben beschriebenen Verarbeitungsroutinen, die in 5 und 6 zu sehen sind. Nach einem Ausführen der Verarbeitung von Schritt S401 führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S402 aus.
In der Verarbeitung von Schritt S402 bestimmt das ECU 8, ob die SCR-Temperatur Tscr, die in der Verarbeitung von Schritt S401 erhalten wird, gleich der vorgenannten Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax oder höher als diese ist, oder nicht. Falls die Bestimmung, die in Schritt S402 gemacht wird, negativ ist, ist es nicht erforderlich, die Äquivalenzverhältnissteuerung durchzuführen, und beendet das ECU 8 die Ausführung dieser Verarbeitungsroutine. Falls die Bestimmung, die in Schritt S402 gemacht wird, bestätigend ist, ist es erforderlich, die Äquivalenzverhältnissteuerung durchzuführen, und führt das ECU 8 die Verarbeitung von Schritt S403 und der anschließenden Schritte aus.
In der Verarbeitung von Schritt S403 berechnet das ECU 8 die entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge Anoxslp. Die entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge Anoxslp hängt von der NOx-Speichermenge Anox in dem NSR-Katalysator 4, der NSR-Temperatur Tnsr, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, und der Abgasströmungsrate ab. Deshalb wird die Beziehung zwischen diesen Werten in dem ROM als eine Karte bzw. ein Verzeichnis oder ein Funktionsausdruck im Voraus gespeichert. Das ECU 8 ist konfiguriert, um die entwischende bzw. entweichende bzw. entschwindende NOx-Menge Anoxslp unter Verwendung von, als Parameter, der NOx-Speichermenge Anox, der NSR-Temperatur Tnsr, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, und der Abgasströmungsrate zu berechnen. Die Berechnung der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge Anoxslp durch das ECU 8 gemäß dem oben beschriebenen Verfahren verkörpert das Berechnungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der Verarbeitung von Schritt S404 bestimmt das ECU 8, ob der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess durchgeführt wird oder nicht. Diese Bestimmung kann mit Bezug auf eine Flag gemacht werden, dass zu der Zeit, wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess startet, eingeschaltet wird und zu der Zeit, wenn der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess endet, ausgeschaltet wird.
Falls die Bestimmung, die in Schritt S404 gemacht wird, bestätigend ist, wird der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess unter Umständen, in denen die SCR-Temperatur Tscr gleich der Aktivierungsstarttemperatur Tscr1 des SCR-Katalysators 5 oder höher als diese ist, durchgeführt. Dann kann es erachtet werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NSR-Katalysator 4 strömt, für eine Reduzierung einer Produktion von N₂O geeignet ist. In diesem Fall enthält, wie es oben beschrieben wurde, das Abgas, das hinein in den SCR-Katalysator 5 strömt, einen Teil von NOx, der in dem NSR-Katalysator 4 gespeichert worden ist, zusätzlich zu der entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge Anoxslp. Deshalb führt, falls die Bestimmung, die in Schritt S404 gemacht wird, bestätigend ist, das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S405 aus, in der das ECU 8 das Harnstoffhinzufügungsventil 7 steuert, um den SCR-Katalysator 5 mit einer Menge einer Harnstofflösung, von der das Äquivalenzverhältnis Er der Menge von NH₃ zu der vorgenannten entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge Anoxslp gleich einem Verhältnis Er1 ist, zu beliefern. Dieses Verhältnis Er1 ist größer als das vorgenannte spezifische Verhältnis Erst und wird durch einen Adaptionsprozess basierend auf zum Beispiel einem Experiment bestimmt.
Falls die Bestimmung, die in Schritt S404 gemacht wird, negativ ist, führt das ECU 8 als Nächstes die Verarbeitung von Schritt S406 aus, in der das ECU 8 das Harnstoffhinzufügungsventil 7 derart steuert, dass der SCR-Katalysator 5 mit einer Menge einer Harnstofflösung, von der das Äquivalenzverhältnis Er von der Menge von NH₃ zu der vorgenannten entwischenden bzw. entweichenden bzw. entschwindenden NOx-Menge Anoxslp gleich dem vorgenannten spezifischen Verhältnis Erst ist, beliefert wird.
Mit der oben beschriebenen Modifikation kann selbst in Fällen, in denen der Fettspitzenprozess bzw. Reichspitzenprozess unter Umständen durchgeführt wird, in denen die SCR-Temperatur Tscr gleich der Adsorptionsgrenztemperatur Tscrmax oder höher als diese ist, die Menge von N₂O, die produziert wird, klein gehalten werden, während eine Erhöhung bei der Menge von NOx, die nicht durch den Abgasreinigungsapparat entfernt wird, der den NSR-Katalysator 4 und den SCR-Katalysator 5 enthält, verhindert wird.
Während in den Fällen, die in den ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben wurden, das Kraftstoffhinzufügungsventil 6 als die Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung alternativ durch eine Einspritzung von Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzventil 2 während dem Auslasshub implementiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: Kraftstoffzufuhrventil
3: Auslassdurchgang
4: NSR-Katalysator
5: SCR-Katalysator
6: Kraftstoffhinzufügungsventil
7: Harnstoffhinzufügungsventil
8: ECU
9: Erster A/F-Messwertgeber
10: Erster NOx-Messwertgeber
11: Erster Temperaturmesswertgeber
12: Zweiter Temperaturmesswertgeber
13: Zweiter A/F-Messwertgeber
14: Zweiter NOx-Messwertgeber
15: Dritter NOx-Messwertgeber
16: Dritter Temperaturmesswertgeber

Claims

Steuerungsapparat, der auf einen Abgasreinigungsapparat angewendet wird, der mit einem NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator, der in einem Auslassdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, und einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung, die Kraftstoff an ein Abgas liefert, das hinein in den NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator strömt, ausgerüstet ist, wobei der Steuerungsapparat aufweist: ein NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel, das konfiguriert ist, um eine NSR-Temperatur, die als die Temperatur des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators definiert ist, zu erhalten, ein NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel, das konfiguriert ist, um eine NOx-Speichermenge, die als die Menge von NOx definiert ist, die in dem NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator gespeichert ist, zu erhalten, und ein Steuerungsmittel, das konfiguriert ist, um einen Fettspitzenprozess durchzuführen, der ein Prozess eines Reduzierens und Entfernens von in dem NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator gespeicherten NOx durch ein Zuführen von Kraftstoff durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung ist, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das hinein in den NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator strömt, auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, einzustellen, wenn die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhaltene NOx-Speichermenge gleich einem vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist, und zwar unter Umständen, in denen die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators oder höher als diese ist, wobei wenn die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur in einem Aufwärmtemperaturbereich, der gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators oder höher als diese ist und niedriger als die Aktivierungsabschlusstemperatur des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators ist, ist, das Steuerungsmittel die durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zugeführte Menge von Kraftstoff derart steuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator strömt, während der Fettspitzenprozess durchgeführt wird, niedriger ist, wenn die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur niedriger als eine spezifische Temperatur ist, im Vergleich dazu, wenn die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur gleich der spezifischen Temperatur oder höher als diese ist.
Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat gemäß Anspruch 1, wobei der Abgasreinigungsapparat des Weiteren einen Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator, der in dem Auslassdurchgang stromabwärts des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators angeordnet ist, aufweist, der Steuerungsapparat des Weiteren ein SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel aufweist, das konfiguriert ist, um eine SCR-Temperatur, die als die Temperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators definiert ist, zu erhalten, wobei wenn die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators ist, das Steuerungsmittel den Fettspitzenprozess nicht durchführt, selbst wenn die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur in dem Aufwärmtemperaturbereich ist und die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhaltene NOx-Speichermenge gleich dem Schwellenwert oder größer als dieser ist.
Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat gemäß Anspruch 2, wobei wenn die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur in dem Aufwärmtemperaturbereich ist, falls die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur zu der Zeit, wenn die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhaltene NOx-Speichermenge gleich dem vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser wird, niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators ist, das Steuerungsmittel den Fettspitzenprozess durchführt, nachdem ein Aufwärmprozess für ein Erhöhen der Temperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators, bis die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur die Aktivierungsstarttemperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators erreicht oder übersteigt, durchgeführt wird.
Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat gemäß Anspruch 1, wobei der Abgasreinigungsapparat des Weiteren einen Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator, der in dem Auslassdurchgang stromabwärts des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators angeordnet ist, und eine Additivzufuhrvorrichtung, die ein Additiv, das Ammoniak oder ein Vorläufer von Ammoniak ist, an den Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator lieferte, aufweist, der Steuerungsapparat des Weiteren ein SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel, das konfiguriert ist, um eine SCR-Temperatur zu erhalten, die als die Temperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators definiert ist, und ein NH₃-Adsorptionsmenge-Erhaltungsmittel für ein Erhalten einer NH₃-Adsoprtionsmenge, die als die Menge von Ammoniak definiert ist, die in dem Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator adsorbiert wird, aufweist, wobei wenn die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsstarttemperatur des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators oder höher als diese ist und die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur gleich der Aktivierungsstarttemperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators oder höher als diese ist, falls die durch das NH₃-Adsorpionsmenge-Erhaltungsmittel erhaltene NH₃-Adsoprtionsmenge zu der Zeit, wenn die durch das NOx-Speichermenge-Erhaltungsmittel erhaltene NOx-Speichermenge gleich dem vorgegebenen Schwellenwert oder größer als dieser ist, kleiner als eine vorgegebene Menge ist, das Steuerungsmittel einen NH₃-Zufuhrprozess durchführt, um das Additiv durch die Additivzufuhrvorrichtung zuzuführen, um die NH₃-Adsorptionsmenge in dem Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator gleich der vorgegebenen Menge oder größer als diese zu machen, und den Fettspitzenprozess nach einem Abschluss des NH₃-Zufuhrprozesses durchführt.
Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat gemäß Anspruch 4, wobei der Steuerungsapparat des Weiteren ein Berechnungsmittel aufweist, das konfiguriert ist, um ein Entwischen einer NOx-Menge, die als die Menge von NOx definiert ist, die hinein strömt und durch den NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator pro Einheit Zeit entwischt, zu berechnen, wobei wenn die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur gleich einer Adsorptionsgrenztemperatur, bei der die Menge von Ammoniak, die der Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator adsorbieren kann, kleiner als die vorgegebene Menge ist, oder höher als diese ist, das Steuerungsmittel eine Äquivalenzverhältnissteuerung durchführt, um die Additivzufuhrvorrichtung derart zu steuern, dass eine Menge von Additiv, von der das Äquivalenzverhältnis von der Menge von Ammoniak zu der durch das Berechnungsmittel berechneten entwischenden NOx-Menge gleich einem vorgegebenen Verhältnis ist, an den Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator geliefert wird, während der Fettspitzenprozess nicht durchgeführt wird, und eine Menge von Additiv, von der das Äquivalenzverhältnis von der Menge von Ammoniak zu der durch das Berechnungsmittel berechneten entwischenden NOx-Menge größer als das vorgegebene Verhältnis ist, an den Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator geliefert wird, während der Fettspitzenprozess durchgeführt wird.
Steuerungsapparat für einen Abgasreinigungsapparat gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei wenn die durch das NSR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene NSR-Temperatur gleich der Aktivierungsabschlusstemperatur des NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysators oder höher als diese ist, das Steuerungsmittel die Menge von Kraftstoff, die durch die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zugeführt wird, derart steuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von dem Abgas, das hinein in den NOx-Speicherung-Reduktion-Katalysator strömt, während der Fettspitzenprozess durchgeführt wird, höher ist, wenn die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur gleich der Aktivierungsstarttemperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators oder höher als diese ist, im Vergleich dazu, wenn die durch das SCR-Temperatur-Erhaltungsmittel erhaltene SCR-Temperatur niedriger als die Aktivierungsstarttemperatur des Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysators ist.