DE102017109955A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor mit interner Verbrennung - Google Patents

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Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor mit interner Verbrennung weist auf eine Ammoniakzufuhrvorrichtung, welche eine Speichereinheit beinhaltet, welche dazu konfiguriert ist, eine Vorstufe eines Ammoniaks oder ein Ammoniak (ein Reduzierungsmittel oder dergleichen) zu speichern, und eine Steuerungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Abgabebegrenzungssteuerung als eine solche Steuerung auszuführen, dass eine Abgabe des Motors mit interner Verbrennung begrenzt wird, um nicht mehr als eine vorab ermittelte Abgabe zu betragen, sodass eine NOx-Reinigungsrate, welche durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator bewirkt wird, sich innerhalb eines erlaubbare Bereichs befindet, falls eine Menge des Reduzierungsmittels oder dergleichen, das in der Speichereinheit gespeichert ist, weniger als eine vorab ermittelte Speichermenge beträgt.

Description

  • [Gebiet der Technik]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor mit interner Verbrennung.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Ein SCR-System ist bekannt, welches mit einem NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion bzw. Selektive-Katalytische-Reduktions-NOx-Katalysator (der hier im Folgenden auch als ein „SCR-Katalysator” bezeichnet wird) versehen ist, wobei ein NOx, welches in dem Abgas eines Motors mit interner Verbrennung enthalten ist, gereinigt wird, indem ein Ammoniak als ein Reduktionsmittel verwendet wird. Ein Hinzufügungsventil, welches eine wässrige Harnstofflösung (Harnstoff-Wasser-Lösung) in das Abgas zuführt, ist in einigen Fällen auf der stromaufwärtigen Seite von dem SCR-Katalysator installiert. Die wässrige Harnstofflösung, welche in das Abgas hinzugefügt wird, wird durch die Hitze des Abgases und die Hitze des SCR-Katalysators hydrolysiert, und die wässrige Harnstofflösung wird in das Ammoniak umgewandelt, welches durch den SCR-Katalysator absorbiert wird. Die wässrige Harnstofflösung wird zum Beispiel in einem Tank gespeichert, und die wässrige Harnstofflösung ist endlich bzw. begrenzt. Daher ist es notwendig, den Tank mit der wässrigen Harnstofflösung zum Beispiel durch einen Verwender aufzufüllen bzw. wieder aufzufüllen. Falls die wässrige Harnstofflösung verbraucht wird, ohne das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchzuführen, kann das Reduktionsmittel dem SCR-Katalysator nicht zugeführt werden. Daher ist zu befürchten, dass das NOx in die atmosphärische Luft freigegeben werden kann.
  • In diesem Zusammenhang ist eine Technik bekannt, bei welcher eine Warnung ausgegeben wird, falls die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung verringert ist, und danach wird die Abgabe bzw. Leistungsabgabe eines Motors mit interner Verbrennung in einer stufenweisen Weise im Ansprechen auf die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung beschränkt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1). Darüber hinaus ist die folgende Technik bekannt. Das heißt, dass ein SCR-Katalysator vorgesehen ist, und dass ein Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator (NOx-Speicher-Reduktion-Katalysator bzw. NOx storage reduction catalyst) (welcher im Folgenden auch als ein „NSR-Katalysator” bezeichnet wird), welcher ein in dem Abgas enthaltenes NOx okkludiert bzw. absorbiert, und welcher das NOx reduziert, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases nicht mehr als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt, vorgesehen ist, wobei der NSR-Katalysator hauptsächlich verwendet wird, falls die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung verringert ist (siehe zum Beispiel Patentliteratur 5).
  • [Literatur zum Stand der Technik]
  • [Patentliteratur]
    • Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2013-160104
    • Patentliteratur 2: japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2007-321671
    • Patentliteratur 3: japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-371831
    • Patentliteratur 4: japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2001-123826
    • Patentliteratur 5: internationale Veröffentlichung Nr. 2014/108619
  • [Kurzfassung der Erfindung]
  • [Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
  • Wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung verringert ist, auch falls die Abgabe des Motors mit interner Verbrennung beschränkt ist, dann wird die wässrige Harnstofflösung allmählich aufgebraucht, es sei denn, dass das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchgeführt wird. Falls der Motor mit interner Verbrennung in einem Zustand betrieben wird, in welchem die wässrige Harnstofflösung verbraucht ist, ist es zu befürchten, dass es schwierig sein kann, das NOx zu reinigen. Darüber hinaus wird in einigen Fällen der Neustart des Motors mit interner Verbrennung verhindert, wenn die wässrige Harnstofflösung verbraucht ist, was von dem Land oder der Region abhängt. In diesem Fall ist es zu befürchten, dass der Motor mit interner Verbrennung nicht neu gestartet werden kann, nachdem der Motor mit interner Verbrennung gestoppt ist, bis das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchgeführt wird. Darüber hinaus ist es dann, wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung verringert ist, auch falls die Steuerung zum hauptsächlichen Verwenden des NSR-Katalysators ausgeführt wird, zu befürchten, dass es schwierig sein kann, das NOx mit nur dem NSR-Katalysator zu reinigen, was von der NOx-Menge abhängt, welche von dem Motor mit interner Verbrennung emittiert oder abgegeben wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter In-Betracht-Ziehen der vorstehenden Probleme gemacht, wobei es eine Aufgabe derselben ist, das Freigeben des NOx in die atmosphärische Luft zu hemmen, auch wenn eine ausreichende bzw. genügende Menge eines Reduzierungsmittels einem NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion nicht zugeführt werden kann.
  • [Mittel zum Lösen der Probleme]
  • Zu dem Zwecke, die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst eine Abgasreinigungsvorrichtung bzw. Ausstoßgasreinigungsvorrichtung für einen Motor mit interner Verbrennung einen Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator, welcher für eine Abgasleitung des Motors mit interner Verbrennung vorgesehen ist, einen NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion bzw. Selektive-Katalytische-Reduktions-NOx-Katalysator, welcher für die Abgasleitung vorgesehen ist, und welcher dazu konfiguriert ist, ein NOx durch Verwenden eines Ammoniaks als ein Reduzierungsmittel selektiv zu reduzieren, eine Ammoniakzufuhrvorrichtung, welche eine Speichereinheit beinhaltet, welche dazu konfiguriert ist, eine Vorstufe des Ammoniaks oder das Ammoniak zu speichern, und wobei die Ammoniakzufuhrvorrichtung dazu konfiguriert ist, das Ammoniak dem NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion zuzuführen, und eine Steuerungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Abgabebegrenzungssteuerung als eine solche Steuerung auszuführen, dass eine Abgabe des Motors mit interner Verbrennung begrenzt wird, um nicht mehr als eine vorab ermittelte Abgabe zu betragen, sodass eine NOx-Reinigungsrate, welche durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator bewirkt wird, sich innerhalb eines erlaubbaren Bereichs befindet, falls eine Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die bzw. das in der Speichereinheit gespeichert ist, geringer als eine vorab ermittelte Speichermenge ist.
  • Auch in dem Fall des SCR-Systems, welches mit dem NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) zum Reinigen des NOx durch Verwenden des Ammoniaks versehen ist, kann das System ferner den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator (NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator) (NSR-Katalysator) als den Katalysator, der ein anderer als der SCR-Katalysator ist, aufweisen. Wenn das System darüber hinaus den NSR-Katalysator zusätzlich zu dem SCR-Katalysator aufweist, ist es möglich, das NOx mittels des SCR-Katalysators und des NSR-Katalysators zu reinigen. Auch wenn die NOx-Reinigungsrate in einem der Katalysatoren verringert ist, ist es daher möglich, die Verringerung bei der NOx-Reinigungsrate mittels des anderen Katalysators zu kompensieren. In diesem Zusammenhang unterscheidet sich das Reduzierungsmittel zum Reduzieren des NOx zwischen dem SCR-Katalysator und dem NSR-Katalysator. Auch wenn das Reduzierungsmittel, welches dem SCR-Katalysator zurückzuführen ist, knapp ist, kann daher das Reduzierungsmittel dem NSR-Katalysator in einigen Fällen zugeführt werden. Zum Beispiel wenn das Reduzierungsmittel dem NSR-Katalysator zugeführt wird, indem es ermöglicht bzw. erlaubt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors mit interner Verbrennung nicht mehr als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt, kann das Reduzierungsmittel dem NSR-Katalysator zugeführt werden, solange der Motor mit interner Verbrennung betrieben wird. Wenn andererseits das Reduzierungsmittel dem NSR-Katalysator zugeführt wird, indem der Kraftstoff für den Motor mit interner Verbrennung in das Abgas hinzugefügt wird, kann das Reduzierungsmittel dem NSR-Katalysator zugeführt werden, solange der Kraftstoff für den Motor mit interner Verbrennung vorliegt bzw. existiert.
  • Es gibt jedoch auch eine Grenze für die Kapazität des für das SCR-System vorgesehenen NSR-Katalysators. Aus diesem Grunde kann dann, wenn es beabsichtigt ist, das NOx durch Verwenden des NSR-Katalysators zu reinigen, das NOx, welches in einer Menge vorliegt, die größer als die NOx-Menge ist, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator gereinigt zu werden, in den NSR-Katalysator bzw. in diesen hinein strömen. In einer solchen Situation ist es unmöglich, das NOx mittels des NSR-Katalysators vollständig zu reinigen. Die Menge des NOx, welche durch den NSR-Katalysator nicht vollständig gereinigt werden kann, kann im Gegenteil durch Verringern der NOx-Menge verringert sein, die von dem Motor mit interner Verbrennung emittiert oder abgegeben wird. Demgemäß ist es möglich, die Menge des NOx, welche in die atmosphärische Luft freigegeben wird, zu verringern, ohne den Motor mit interner Verbrennung zu stoppen. In diesem Zusammenhang kann die Verbrennungsgastemperatur durch Absenken der Abgabe des Motors mit interner Verbrennung abgesenkt werden. Es ist daher möglich, die Menge der Produktion des NOx zu verringern. Das heißt, es ist möglich, die NOx-Menge, welche aus dem NSR-Katalysator herausströmt, durch Absenken der Abgabe des Motors mit interner Verbrennung zu verringern. Darüber hinaus ist die vorab ermittelte Speichermenge der untere Grenzwert der Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, bei welchem das NOx durch den SCR-Katalysator ausreichend gereinigt werden kann, auch wenn die Abgabebegrenzungssteuerung nicht ausgeführt wird. Es sei angemerkt, dass die vorab ermittelte Speichermenge der untere Grenzwert der Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks sein kann, bei welchem sich die NOx-Reinigungsrate des SCR-Katalysators innerhalb des erlaubbaren Bereichs befindet. Der erlaubbare Bereich der NOx-Reinigungsrate des NSR-Katalysators kann zum Beispiel auf der Basis von Gesetzen und Vorschriften ermittelt werden.
  • Darüber hinaus kann die Steuerungsvorrichtung die Abgabebegrenzungssteuerung ausführen, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, geringer als der vorab ermittelte Speichermenge ist, und kann die Steuerungsvorrichtung es ermöglichen bzw. erlauben, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases, das in den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator strömt, nicht mehr als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt, um ein Intervall zum Ausführen eines fetten Ausschlags bzw. eines fetten kurzzeitigen Ausschlags bzw. eines fetten Zackens zum Reduzieren des NOx, das durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert wird, in dem Fall, in dem die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, im Vergleich mit dem Fall, in dem die Abgabebegrenzungssteuerung nicht ausgeführt wird, zu kürzen.
  • Das Intervall zum Ausführen des fetten Ausschlag auf das sich hierbei bezogen wird, kann eine Periode sein, die von einem Zeitpunkt, bei welchem der fette Ausschlag gestartet wird, zu einem Zeitpunkt, bei welchem der nächste fette Ausschlag gestartet wird, reicht, oder das Intervall kann eine Periode sein, die von einem Zeitpunkt, bei welchem der fette Ausschlag beendet ist, zu einem Zeitpunkt, bei welchen der nächste fette Ausschlag gestartet wird, reicht. Der fette Ausschlag wird zu dem Zweck ausgeführt, das NOx, das durch den NSR-Katalysator okkludiert ist, zu reduzieren. Wenn das Intervall zum Ausführen des fetten Ausschlags gekürzt wird, wird dadurch ein solcher Zustand erreicht, dass die Okklusionsmenge des NOx in dem NSR-Katalysator relativ klein ist. Demgemäß ist die Okklusionsrate des NOx in dem NSR-Katalysator (die Rate der Menge des NOx, das durch den NSR-Katalysator okkludiert wird, in Bezug zu der Menge des NOx, das in den NSR-Katalysator strömt) erhöht. Daher ist es möglich, zu hemmen bzw. zu hindern bzw. zu unterdrücken, dass das NOx aus dem NSR-Katalysator herausströmt, und daher ist es möglich, die Freigabe von NOx in die atmosphärische Luft noch verlässlicher zu hemmen, auch wenn es unmöglich ist, einen ausreichende Menge des Ammoniaks dem SCR-Katalysator zuzuführen. Darüber hinaus ist es möglich, die Abgabe zu einem größeren Maße zu erhöhen, auch wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, indem das Intervall zum Ausführen des fetten Ausschlags gekürzt wird. Daher ist es möglich, die Verringerung bei der Fahrbarkeit zu hemmen.
  • Darüber hinaus kann die Abgasreinigungsvorrichtung für den Motor mit interner Verbrennung darüber hinaus eine Schätzungseinheit aufweisen, die dazu konfiguriert ist, eine Menge des NOx, die durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert ist, zu schätzen, wobei die Steuerungsvorrichtung es einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases, das in den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator hineinströmt, ermöglichen bzw. erlauben kann, nicht mehr als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu betragen, um einen fetten Ausschlag zum Reduzieren des NOx, das in dem Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert ist, jedes Mal dann auszuführen, wenn die Menge des NOx, die durch die Schätzungseinheit geschätzt wird, nicht weniger als eine erste Okklusionsmenge beträgt, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, nicht geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist, und die Steuerungseinheit kann die Abgabebegrenzungssteuerung ausführen, und sie kann den fetten Ausschlag jedes Mal dann ausführen, wenn die Menge des NOx, die durch die Schätzungseinheit geschätzt wird, nicht weniger als eine zweiter Okklusionsmenge beträgt, welche eine Menge ist, die kleiner als die erste Okklusionsmenge ist, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist.
  • Ein solcher Zustand, bei dem die NOx-Okklusionsmenge des NSR-Katalysators relativ klein ist, und die NOx-Okklusionsrate erhöht ist, wird in dem Fall, in dem der fette Ausschlag jedes Mal ausgeführt wird, wenn die Menge des NOx, die durch die Schätzungseinheit geschätzt wird, nicht geringer als der zweite Okklusionsmenge ist, im Vergleich mit dem Fall, in dem der fette Ausschlag jedes Mal ausgeführt wird, wenn die Menge des NOx, die durch die Schätzungseinheit geschätzt wird, nicht geringer als der erste Okklusionsmenge ist, bewirkt. Daher ist die NOx-Okklusionsrate des NSR-Katalysators erhöht. Auch wenn eine ausreichende Menge des Ammoniaks dem SCR-Katalysator nicht zugeführt werden kann, ist es daher möglich, das NOx noch verlässlicher daran zu hemmen, aus dem NSR-Katalysator zu strömen.
  • Darüber hinaus kann eine Gesamtmenge einer NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert zu werden, und einer NOx-Menge, der dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion reduziert zu werden, eine vorab ermittelte NOx-Menge sein, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, nicht geringer als die vorab ermittelte Speichermenge in der Abgasreinigungsvorrichtung für den Motor mit interner Verbrennung ist, und eine maximale NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert zu werden, kann kleiner als die vorab ermittelte NOx-Menge sein, und die vorab ermittelte Abgabe kann eine Abgabe des Motors mit interner Verbrennung sein, bei welcher eine NOx-Menge, die pro Einheitszeit von dem Motor mit interner Verbrennung emittiert wird, nicht mehr als der maximale NOx-Menge beträgt.
  • Falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, nicht geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist bzw. nicht weniger beträgt, ist es möglich, eine ausreichende Menge des Reduzierungsmittels dem SCR-Katalysator zuzuführen. Daher ist es möglich, das NOx mittels der beiden Katalysatoren SCR-Katalysator und NSR-Katalysator zu reinigen. Auch falls die Menge des NOx, die pro Einheitszeit von dem Motor mit interner Verbrennung emittiert oder abgegeben wird, die vorab ermittelte NOx-Menge ist, ist es in diesem Fall möglich, das NOx ausreichend zu reinigen. In diesem Zusammenhang wird es bekräftigt, dass die vorab ermittelte NOx-Menge die NOx-Menge ist, die dazu in der Lage ist, durch den SCR-Katalysator und den NSR-Katalysator behandelt oder verarbeitet zu werden, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, nicht geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist. Das heißt, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, geringer als der vorab ermittelte Speichermenge ist, kann die vorab ermittelte NOx-Menge nicht pro Einheitszeit durch nur den NSR-Katalysator okkludiert werden. Falls die Menge des NOx, die pro Einheitszeit von dem Motor mit interner Verbrennung emittiert wird, die maximalen NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den NSR-Katalysator okkludiert zu werden, übertrifft, strömt aus diesem Grunde das NOx aus dem NSR-Katalysator heraus. Falls die Menge des NOx, die von dem Motor mit interner Verbrennung emittiert wird, nicht mehr als die maximale NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den NSR-Katalysator okkludiert zu werden, beträgt bzw. nicht größer ist, ist es im Gegenteil möglich, das NOx mittels des NSR-Katalysators ausreichend zu reinigen, auch wenn es unmöglich ist, eine ausreichende Menge des Ammoniaks dem SCR-Katalysator zuzuführen. Das heißt, wenn die Abgabesteuerung ausgeführt wird, wird die vorab ermittelte Abgabe als eine solche Abgabe vorgesehen, dass die Menge des NOx, die von dem Motor mit interner Verbrennung abgegeben wird, nicht mehr als die maximale NOx-Menge, dieden dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den NSR-Katalysator okkludiert zu werden, beträgt. Daher ist es möglich, das NOx daran zu hemmen, aus dem NSR-Katalysator heraus zu strömen.
  • [Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
  • Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Freigabe von NOx in die atmosphärische Luft auch dann zu hemmen, wenn eine ausreichende Menge des Reduktionsmittels dem NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion nicht zugeführt werden kann.
  • [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
  • 1 zeigt eine schematische Anordnung eines Motors mit interner Verbrennung gemäß einer Ausführungsform und ein Ansaugsystem und ein Abgassystem davon.
  • 2 zeigt eine Beziehung zwischen den Temperaturen eines NSR-Katalysators und eines SCR-Katalysators und die NOx-Mengen, die dazu in der Lage sind, durch die jeweiligen Katalysatoren behandelt und verarbeitet zu werden.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Fluss der Abgabebegrenzungssteuerung gemäß der Ausführungsform illustriert.
  • 4 zeigt ein Zeitdiagramm, das sich ergibt, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird.
  • 5 zeigt eine Beziehung zwischen der NOx-Okklusionsmenge und der NOx-Okklusionsrate des NSR-Katalysators.
  • 6 zeigt eine Beziehung zwischen der Entfernung an einer Abgasleitung von dem Motor mit interner Verbrennung und der NOx-Menge pro Einheitsvolumen des Abgases.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsfluss des fetten Ausschlags gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert.
  • [Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung]
  • Nachfolgend wird im Wege eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen auf der Basis einer Ausführungsform detailliert eine Erläuterung zu einer Weise zum Ausführen der vorliegenden Erfindung gegeben. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass zum Beispiel die Dimension oder Größe, das Material, die Form und die relative Anordnung jeweiliger ausprägender Teile oder Komponenten, die in der Ausführungsform beschrieben sind, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur darauf beschränken, es sei denn, dass es gesondert notiert ist.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Die 1 zeigt eine schematische Anordnung eines Motors mit interner Verbrennung gemäß dieser Ausführungsform und eines Ansaugsystems und eines Abgassystems bzw. Ausstoßsystems davon. Der Motor 1 mit interner Verbrennung, der in der 1 gezeigt wird, ist ein Dieselmotor. Eine Abgasleitung 2 ist mit dem Motor 1 mit interner Verbrennung verbunden. Ein Kraftstoffhinzufügungsventil 3, ein Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator 4 (der hier im Folgenden auch als ein „NSR-Katalysator 4” bezeichnet wird), ein Ventil 52 zum Hinzufügen einer wässrigen Harnstofflösung (Harnstoff-Wasser-Lösung) und ein NOx-Katalysator 6 zur selektiven katalytischen Reduktion (der hier im Folgenden auch als ein „SCR-Katalysator 6” bezeichnet wird), welche in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite bezeichnet sind, sind an Zwischenpositionen der Abgasleitung 2 vorgesehen.
  • Der NSR-Katalysator 4 okkludiert ein in dem Abgas enthaltenes NOx, wenn die Sauerstoffkonzentration des Einströmungabgases hoch ist, wohingegen der NSR-Katalysator 4 okkludiertes NOx freigibt und reduziert, wenn die Sauerstoffkonzentration des Einströmungabgases abgesenkt bzw. verringert ist, und ein Reduzierungsmittel anwesend ist. Es sei angemerkt, dass der Begriff „Okklusion” als ein Begriff verwendet wird, welcher auch die temporäre Absorption von NOx beinhaltet.
  • Das Kraftstoffhinzufügungsventil 3 fügt den Kraftstoff (HC) für den Motor 1 mit interner Verbrennung in das Abgas hinzu. Der Kraftstoff wird als das Reduzierungsmittel zum Reduzieren des NOx mittels des NSR-Katalysators 4 verwendet. Es sei angemerkt, dass CO oder HC als unverbrannter Kraftstoff, der von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert oder abgegeben wird, ebenso als das Reduzierungsmittel, welches dem NSR-Katalysator 4 zuzuführen ist, verwendet werden können. Das heißt, das Reduzierungsmittel kann dem NSR-Katalysator 4 auch zugeführt werden, indem der Motor 1 mit interner Verbrennung bei dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. In diesem Fall ist es unnötig, dass Kraftstoffhinzufügungsventil 3 vorzusehen.
  • Der SCR-Katalysator 6 reduziert selektiv NOx, indem ein zuvor absorbiertes Ammoniak verwendet wird. Das Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung fügt das Reduzierungsmittel (das Ammoniak) dem SCR-Katalysator 6 durch Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung hinzu. Die wässrige Harnstofflösung, welche von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung hinzugefügt wird, wird durch die Wärme des Abgases oder die Wärme, welche von dem SCR-Katalysator 6 kommt, hydrolysiert, und die wässrige Harnstofflösung wird in das Ammoniak umgewandelt, welches durch den bzw. in dem SCR-Katalysator 6 absorbiert wird. Es sei angemerkt, dass ein Hinzufügungsventil, welches Ammoniak hinzufügt, anstelle des Ventils 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung vorgesehen sein kann. Das heißt, die Vorstufe des Ammoniaks oder das Ammoniak kann in das Abgas an der Position stromaufwärts von dem SCR-Katalysator 6 hinzugefügt werden.
  • Das Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung ist ein Teil einer Reduzierungsmittelzufuhrvorrichtung 5. Die Reduzierungsmittelzufuhrvorrichtung 5 ist versehen mit einem Tank 51, dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung, einer Leitung 53 für die wässrige Harnstofflösung bzw. einer Wässrige-Harnstofflösung-Leitung, einer Pumpe 54 und einem Restmengesensor 55.
  • Der Tank 51 speichert die wässrige Harnstofflösung. Das Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung ist an der Abgasleitung 2 an der Position stromaufwärts von dem SCR-Katalysator 6 angebracht. Die Leitung 53 für die wässrige Harnstofflösung verbindet den Tank 51 und das Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung, sodass die wässrige Harnstofflösung dort hindurch strömt. Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform der Tank 51 der Speichereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Darüber hinaus entspricht bei dieser Ausführungsform die Reduzierungsmittelzufuhrvorrichtung 5 der Ammoniakzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Pumpe 54 ist in dem Tank 51 vorgesehen, um die wässrige Harnstofflösung von der Seite des Tanks 51 zu der Seite des Ventils 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung abzugeben. Es sei angemerkt, dass die Pumpe 54 für die Leitung 53 für die wässrige Harnstofflösung anstelle von innerhalb des Tanks 51 vorgesehen sein kann. Die Pumpe 54 ist eine elektrische Pumpe (eine Motorpumpe bzw. Elektromotorpumpe), welche durch die Zufuhr der elektrischen Energie rotiert wird. Wenn die Pumpe 54 betrieben wird, und das Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung geöffnet ist, dann wird die wässrige Harnstofflösung dadurch unter dem Druck durch die Leitung 53 für die wässrige Harnstofflösung gespeist, und wird die wässrige Harnstofflösung in das Abgas hinzugefügt. Darüber hinaus ist der Restmengesensor 55 an den Tank 51 angebracht, und erfasst der Restmengesensor 55 die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung in dem Tank 51.
  • Ein Temperatursensor 11 zum Erfassen der Temperatur des Abgases und ein erster NOx-Sensor 12 zum Erfassen der NOx-Konzentration in dem Abgas sind darüber hinaus an der Abgasleitung 2 an Positionen stromabwärts von dem NSR-Katalysator 4 und stromaufwärts von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung angebracht. Es ist möglich, die Temperatur des NSR-Katalysators 4 oder die Temperatur des SCR-Katalysators 6 auf der Basis des Erfassungswerts des Temperatursensors 11 zu berechnen. Darüber hinaus kann der Erfassungswert des Temperatursensors 11 als die Temperatur des NSR-Katalysators 4 oder des SCR-Katalysators 6 berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist ein zweiter NOx-Sensor 13 zum Erfassen der NOx-Konzentration in dem Abgas an der Abgasleitung an einer Position stromabwärts von dem SCR-Katalysator 6 angebracht. Die NOx-Konzentration in dem Abgas, das aus dem SCR-Katalysator 6 herausströmt, wird durch den zweiten NOx-Sensor 13 erfasst. Es sei angemerkt, dass die NOx-Konzentration in dem Abgas, das in den NSR-Katalysator 4 strömt, mit dem Betriebszustand des Motors 1 mit interner Verbrennung in Beziehung steht. Es ist daher möglich, die NOx-Konzentration in dem Abgas, das in den NSR-Katalysator 4 strömt, auf der Basis des Betriebszustands des Motors 1 mit interner Verbrennung zu schätzen. Es ist jedoch auch möglich, die NOx-Konzentration in dem Abgas, das in den NSR-Katalysator 4 strömt, durch Vorsehen eines NOx-Sensors an der stromaufwärtigen Seite von dem NSR-Katalysator 4 zu erfassen.
  • Darüber hinaus ist ein Kraftstoffinjektionsventil 7 zum Zuführen des Kraftstoffs zu dem Motor 1 mit interner Verbrennung an dem Motor 1 mit interner Verbrennung angebracht. Darüber hinaus ist eine Ansaugleitung 8 mit dem Motor 1 mit interner Verbrennung verbunden. Eine Drossel 9 zum Einstellen der Ansaugluftmenge des Motors 1 mit interner Verbrennung ist an einer Zwischenposition bzw. mittleren Position der Ansaugleitung 8 vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Luftströmungsmesser 15 zum Erfassen der Ansaugluftmenge des Motors 1 mit interner Verbrennung an der Ansaugleitung 8 an einer Position stromaufwärts von der Drossel 9 angebracht.
  • Eine ECU 10, welche eine elektronische Steuerungseinheit zum Steuern des Motors 1 mit interner Verbrennung ist, ist in Kombination mit dem Motor 1 mit interner Verbrennung, der wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, vorgesehen. Die ECU 10 steuert den Motor 1 mit interner Verbrennung im Ansprechen auf den Betriebszustand des Motors 1 mit interner Verbrennung und die Anforderung des Fahrers. Neben den vorstehend beschriebenen Sensoren sind diejenigen, welche über elektrische Leitungen bzw. Verkabelungen mit der ECU 10 verbunden sind, ein Beschleunigeröffnungsgradsensor 17, welcher ein elektrisches Signal ausgibt, das dem Fußbetätigungsbetrag eines Gaspedals 16 entspricht, das durch den Fahrer fußbetätigt wird, um die Motorlast bzw. Verbrennungsmotorlast bzw. Motorkraft zu erfassen, und ein Kurbelpositionssensor 18, welcher die Motorrotationsgeschwindigkeit erfasst. Ausgabesignale verschiedener Sensoren, wie vorstehend beschrieben, werden in die ECU 10 eingegeben. Andererseits sind das Kraftstoffhinzufügungsventil 3, das Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung, das Kraftstoffinjektionsventil 7 und die Drossel 9 mit der ECU 10 über elektrische Leitungen verbunden. Diese Vorrichtungen werden durch die ECU 10 gesteuert. Darüber hinaus ist eine Anzeige 20 bzw. ein Display mit der ECU 10 verbunden. Eine Warnung oder dergleichen wird an der Anzeige 20 wie später beschrieben in Übereinstimmung mit der Anweisung von der ECU 10 angezeigt. Es sei angemerkt, dass in dieser Ausführungsform die Warnung oder dergleichen auf der Anzeige 20 angezeigt wird. Anstelle dessen kann die Warnung jedoch mittels eines Geräuschs ausgegeben werden, und/oder es kann eine Warnlampe beleuchtet oder EIN-geschaltet werden.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform übernimmt das SCR-System, in welchem NOx durch den SCR-Katalysator 6 gereinigt wird. Die Abgasreinigungsvorrichtung weist darüber hinaus den NSR-Katalysator 4 zusätzlich zu dem SCR-Katalysator 6 auf. In dem Fall des SCR-Systems wird Ammoniak im Voraus durch den SCR-Katalysator 6 absorbiert, um das NOx zu reduzieren, das in dem Abgas enthalten ist, dem es ermöglicht wird, durch den SCR-Katalysator 6 bzw. durch diesen hindurch zu strömen bzw. diesen zu passieren. Die ECU 10 ermöglicht bzw. sie lässt zu, dass der SCR-Katalysator 6 das Ammoniak absorbiert, indem die wässrige Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung hinzugefügt wird.
  • Normalerweise wird das Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung ausgeführt, sodass die Absorptionsmenge des Ammoniaks, das durch den SCR-Katalysator 6 absorbiert wird, eine vorab ermittelte Absorptionsmenge ist. In diesem Fall wird die Menge des Hinzufügens der wässrigen Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung in Abhängigkeit von der Menge des NOx, das in den SCR-Katalysator 6 strömt, wie folgt ermittelt. Es sei angemerkt, dass sich der Begriff „normalerweise”, auf den sich hierbei bezogen wird, auf die Situation bezieht, in welcher die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung in dem Tank 51 ausreichend ist. Die Menge des NOx, das in den SCR-Katalysator 6 strömt, ist gleich der Menge des NOx, das aus dem NSR-Katalysator 4 strömt. Die Menge des NOx, das in den SCR-Katalysator 6 strömt, kann auf der Basis der Erfassungswerte des ersten NOx-Sensors 12 und des Luftströmungsmessers 15 berechnet werden. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird das Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung ausgeführt, sodass die Absorptionsmenge des Ammoniaks, das durch den SCR-Katalysator 6 absorbiert wird, die vorab ermittelter Absorptionsmenge ist. Die vorab ermittelte Absorptionsmenge ist eine solche Menge, dass sich die NOx-Reinigungsrate, die durch den SCR-Katalysator 6 bewirkt wird, in einem erlaubbaren Bereich befindet, und dass sich die Menge des Ammoniaks, das aus dem SCR-Katalysator 6 strömt, innerhalb eines erlaubbaren Bereichs befindet. Die NOx-Reinigungsrate, die durch den SCR-Katalysator 6 bewirkt wird, ist das Verhältnis der Menge des NOx, das durch den SCR-Katalysator 6 reduziert wird, in Bezug zu der Menge des NOx, das in den SCR-Katalysator 6 strömt. Die Menge der Verringerung in der Absorptionsmenge des Ammoniaks, das durch den SCR-Katalysator 6 absorbiert wird, kann auf der Basis der Menge des NOx, das in den SCR-Katalysator 6 strömt, berechnet werden. Daher wird die wässrige Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung hinzugefügt, sodass die Menge der Verringerung in der Absorptionsmenge des Ammoniaks kompensiert wird. Die Beziehung zwischen der Menge der Verringerung in der Absorptionsmenge des Ammoniaks, das durch den SCR-Katalysator 6 absorbiert wird, und der Menge des Hinzufügens der wässrigen Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung kann im Voraus zum Beispiel mittels eines Experiments oder einer Simulation ermittelt werden.
  • Die 2 zeigt eine Beziehung zwischen den Temperaturen des NSR-Katalysators 4 und des SCR-Katalysators 6 und den NOx-Mengen, die dazu in der Lage sind, durch die jeweiligen Katalysatoren behandelt oder verarbeitet zu werden. Das Gebiet, welches durch „SCR” angezeigt wird, ist der Bereich der NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den SCR-Katalysator 6 verarbeitet oder behandelt zu werden, und das Gebiet, welches durch „NSR” angezeigt wird, ist der Bereich der NOx-Menge, der dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 verarbeitet oder behandelt zu werden. In dieser Ausführungsform ist das SCR-System übernommen, bei welchem NOx hauptsächlich durch den SCR-Katalysator 6 gereinigt wird. Daher ist die Kapazität des NSR-Katalysators 4 klein im Vergleich zu dem SCR-Katalysator 6, und reinigt der NSR-Katalysator 4 das NOx in einer hilfsweisen Weise. Aus diesem Grunde ist die NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 behandelt oder verarbeitet zu werden, klein im Vergleich zu dem SCR-Katalysator 6.
  • Darüber hinaus steuert die ECU 10 zum Beispiel das Kraftstoffinjektionsventil 7, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors 1 mit interner Verbrennung eingestellt ist. Es sei angemerkt, dass der Motor 1 mit interner Verbrennung gemäß dieser Ausführungsform bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Daher ist das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Jedoch wird der so genannte fette Ausschlag, welcher ein solcher Prozess ist, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches in den NSR-Katalysator 4 strömt, vorübergehend verringert wird, um nicht mehr als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu betragen, um das NOx, welches durch den NSR-Katalysator 4 okkludiert ist, zu reduzieren, indem der Kraftstoff von dem Kraftstoffhinzufügungsventil 3 hinzugefügt wird, während der Reduktion des NOx, welches durch den NSR-Katalysator 4 okkludiert ist, ausgeführt. Es sei angemerkt, dass der fette Ausschlag ausgeführt werden kann, indem vorübergehend das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder abgesenkt wird, um nicht mehr als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu betragen, indem die Menge des Kraftstoffs, welcher von dem Kraftstoffinjektionsventil 7 injiziert wird, anstelle des Hinzufügens des Kraftstoffes von dem Kraftstoffhinzufügungsventil 3 eingestellt wird.
  • Normalerweise wird der fette Ausschlag ausgeführt, sodass das NOx in der ersten Okklusionsmenge reduziert wird, wenn die NOx-Okklusionsmenge in dem NSR-Katalysator 4 die erste Okklusionsmenge ist. Der Begriff „normalerweise”, auf den sich hierbei bezogen wird, betrifft eine solche Situation, bei welcher die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung in dem Tank 51 ausreichend ist, d. h. eine solche Situation, bei welcher das NOx auch durch den SCR-Katalysator 6 ausreichend gereinigt wird. Die NOx-Okklusionsmenge in dem NSR-Katalysator 4 kann zum Beispiel durch Aufaddieren des Wertes ermittelt werden, welcher ermittelt wird, indem die NOx-Menge, welche aus dem NSR-Katalysator 4 herausströmt, und die NOx-Menge, welche durch den NSR-Katalysator 4 reduziert wird, von der NOx-Menge, welche in den NSR-Katalysator 4 hineinströmt, subtrahiert wird. Die NOx-Menge, welche in den NSR-Katalysator 4 hineinströmt, wird auf der Basis des Betriebszustands des Motors 1 mit interner Verbrennung geschätzt. Die NOx-Menge, welche aus dem NSR-Katalysator 4 herausströmt, kann auf der Basis der Erfassungswerte des ersten NOx-Sensors 12 und des Luftströmungsmessers 15 ermittelt werden. Die NOx-Menge, welche durch den NSR-Katalysator 4 reduziert wird, d. h. die NOx-Okklusionsmenge, welche durch den fetten Ausschlag verringert wird, betrifft die Temperatur des NSR-Katalysators 4, den Erfassungswert des Luftströmungsmessers 15 und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases. Wenn die Beziehung zwischen diesen zum Beispiel mittels eines Experiments oder einer Simulation im Voraus ermittelt wird, ist es dadurch daher möglich, die NOx-Menge, welche durch den NSR-Katalysator 4 reduziert wird, auf der Basis der Temperatur des NSR-Katalysators 4, des Erfassungswerts des Luftströmungsmessers 15 und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases zu berechnen. Es sei angemerkt, dass die NOx-Okklusionsmenge des NSR-Katalysators 4 durch jedes andere bekannte bzw. gut bekannte Verfahren berechnet werden kann, ohne auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt zu sein. In dieser Ausführungsform berechnet die ECU 10 die NOx-Okklusionsmenge des NSR-Katalysators 4, und daher funktioniert bzw. fungiert die ECU 10 als die Schätzungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung wird auf die NOx-Okklusionsmenge, die durch die ECU 10 berechnet wird, auch als eine „geschätzte NOx-Okklusionsmenge” Bezug genommen.
  • Es gibt übrigens eine Begrenzung für die wässrige Harnstofflösung, welche in dem Tank 51 gespeichert wird. Aus diesem Grunde wird die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung jedes Mal dann fortschreitend verringert, wenn die wässrige Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung hinzugefügt wird, es sei denn, dass der Tank 51 mit der wässrigen Harnstofflösung aufgefüllt wird. Dann, wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung in dem Tank 51 verringert ist, und es unmöglich wird, eine ausreichende Menge der wässrigen Harnstofflösung von dem Ventil 52 zum Hinzufügen der wässrigen Harnstofflösung hinzuzufügen, wird es dann unmöglich, eine ausreichende Menge des Ammoniaks zu dem SCR-Katalysator 6 zuzuführen. Auch wenn der Motor 1 mit interner Verbrennung gestartet wird, wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung klein ist, ist es schwierig, das NOx durch den SCR-Katalysator 6 während des Betriebs davon zu reinigen. Es ist daher zu befürchten, dass ein NOx durch den SCR-Katalysator 6 hindurchströmen kann, und dass das NOx in die atmosphärische Luft freigegeben werden kann. Zum Beispiel auch wenn die NOx-Menge, welche pro Einheitszeit durch den NSR-Katalysator 4 und den SCR-Katalysator 6 gereinigt werden kann, die vorab ermittelte NOx-Menge ist, ist dann, wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung ausreichend groß ist, die NOx-Menge, welche pro Einheitszeit gereinigt werden kann, kleiner als die vorab ermittelte NOx-Menge, weil das NOx durch nur den NSR-Katalysator 4 gereinigt wird, wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung klein ist. Das heißt, wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung nicht ausreicht, wird das NOx mittels nur des NSR-Katalysators 4 verarbeitet oder behandelt. Daher ist die NOx-Menge, welche pro Einheitszeit verarbeitet werden kann, wenn der fette Ausschlag nicht ausgeführt wird, die maximale NOx-Menge, der dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den NSR-Katalysator 4 okkludiert zu werden. Die maximale NOx-Menge ist kleiner als der vorstehend beschriebene vorab ermittelte NOx-Menge. Darüber hinaus ist es zu befürchten, dass der Motor 1 mit interner Verbrennung nicht gestartet werden kann, bis der Tank 51 mit der wässrigen Harnstofflösung wieder aufgefüllt ist, falls die ECU 10 so konstruiert ist, dass der Motor 1 mit Interner Verbrennung in einem Zustand nicht gestartet werden kann, in welchem eine ausreichende Menge des Ammoniaks dem SCR-Katalysator 6 nicht zugeführt werden kann, und die NOx-Reinigungsrate abgesenkt ist. Es wird daher schwierig, dass das Fahrzeug fährt.
  • Angesichts des Vorstehenden wird bei dieser Ausführungsform, falls die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist, dann die Abgabebegrenzungssteuerung für den Motor 1 mit interner Verbrennung wie später beschrieben ausgeführt, und daher wird die NOx-Menge, welche von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, durch die ECU 10 eingestellt. Die vorab ermittelte Speichermenge ist der untere Grenzwert der Menge der wässrigen Harnstofflösung, bei welchem es möglich ist, das NOx durch den SCR-Katalysator 6 ausreichend zu reinigen, auch wenn die Abgabebegrenzungssteuerung für den Motor 1 mit interner Verbrennung wie später beschrieben nicht ausgeführt wird, oder der untere Grenzwert der Menge der wässrigen Harnstofflösung, bei welchem sich die NOx-Reinigungsrate des SCR-Katalysators 6 innerhalb eines erlaubbaren Bereichs befindet. Wenn die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist, falls die Abgabebegrenzungssteuerung für den Motor 1 mit interner Verbrennung wie später beschrieben nicht ausgeführt wird, wird es dann daher schwierig, das NOx, welches von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, ausreichend zu reinigen. Angesichts des Vorstehenden führt die ECU 10 zu dem Zwecke, die NOx-Menge, welche von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, zu begrenzen, die Abgabebegrenzungssteuerung aus, sodass die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung begrenzt ist, um nicht mehr als die vorab ermittelte Abgabe zu betragen. Die vorab ermittelte Abgabe ist die Abgabe, bei welcher sich die NOx-Reinigungsrate des NSR-Katalysators 4 innerhalb eines erlaubbaren Bereichs befindet. Es sei angemerkt, dass die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung begrenzt sein kann, sodass die NOx-Menge, welche pro Einheitszeit von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, nicht mehr als die maximale NOx-Menge, welche dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den NSR-Katalysator 4 okkludiert zu werden, beträgt. Die NOx-Reinigungsrate des NSR-Katalysators 4 ist das Verhältnis der NOx-Menge, welche durch den NSR-Katalysator 4 reduziert wird, in Bezug zu der NOx-Menge, welche in den NSR-Katalysator 4 strömt, an dem Intervall zum Ausführen des fetten Ausschlags, d. h. während der Periode, welche von einem Zeitpunkt, bei welchem der fette Ausschlag gestartet wird, zu einem Zeitpunkt, bei welchem der nächste fette Ausschlag gestartet wird, reicht, oder der Periode, die von einem Zeitpunkt, bei welchem der fette Ausschlag beendet ist, zu einem Zeitpunkt, bei welchen der nächste fette Ausschlag gestartet wird, reicht. Der erlaubbare Bereich der NOx-Reinigungsrate wird zum Beispiel auf der Basis von Gesetzen und Vorschriften ermittelt.
  • In diesem Fall ist es möglich, die Kraftstoffmenge, welche von dem Kraftstoffinjektionsventil 7 pro einem Zyklus injiziert wird, zu verringern, indem die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung begrenzt wird. Es ist daher möglich, die Verbrennungstemperatur in dem Zylinder abzusenken. Demgemäß ist es möglich, die Produktion von NOx zu hemmen. Es ist daher möglich, die NOx-Menge, die von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, zu verringern. Es sei angemerkt, dass die Begrenzung der Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung das Reduzieren des maximalen Drehmoments des Motors 1 mit interner Verbrennung und das Verringern der maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs beinhalten kann. Zum Beispiel kann die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung begrenzt werden, um nicht mehr als eine vorab ermittelte Abgabe zu betragen, indem ein oberer Grenzwert für die Kraftstoffmenge, welche von dem Kraftstoffinjektionsventil 7 pro einem Zyklus injiziert wird, vorgesehen wird
  • Auf diese Weise wird die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung begrenzt, sodass die NOx-Menge, welcher von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, die Menge ist, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 ausreichend gereinigt zu werden. Es ist demgemäß möglich, das Freigegeben-Werden des NOx in die atmosphärische Luft auch in einem solchen Zustand zu hemmen, bei welchem die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung klein ist, und das Ammoniak in dem SCR-Katalysator 6 nicht ausreicht. Es ist daher für das Fahrzeug möglich, zu fahren, während die Freigabe des NOx in die atmosphärische Luft während der Periode, bis der Tank 51 mit der wässrigen Harnstofflösung aufgefüllt wird, gehemmt wird.
  • Die 3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Fluss der Abgabebegrenzungssteuerung gemäß dieser Ausführungsform illustriert. Dieses Flussdiagramm wird durch die ECU 10 jedes Mal ausgeführt, wenn eine vorab ermittelte Zeit verstreicht.
  • In einem Schritt S101 beurteilt die ECU 10, ob die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung bzw. die Wässrige-Harnstofflösung-Restmenge geringer als ein erster Schwellwert ist, oder ob nicht. Die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung ist die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung, welche in dem Tank 51 enthalten ist, welche durch den Restmengesensor 55 erfasst wird. Der erste Schwellwert ist die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung, welche eingestellt ist, um dem Verwender das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung zu erleichtern. Der erste Schwellwert ist die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung, bei welcher es notwendig ist, das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchzuführen. Es wird jedoch bestätigt, dass der erste Schwellwert die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung ist, welche nicht zu einem solchen Ausmaß verringert ist, dass die Abgabebegrenzungssteuerung auszuführen ist. Es wird daher bestätigt, dass es in dem Schritt S101 beurteilt wird, ob das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung für den Tank 51 benötigt wird. Falls die positive Beurteilung in Schritt S101 getroffen wird, fährt die Routine mit einem Schritt S102 fort. Falls andererseits die negative Beurteilung getroffen wird, fährt die Routine mit einem Schritt S106 fort.
  • In dem Schritt S102 führt die ECU 10 die Restmengewarnung aus. In dem Schritt S102 wird die Tatsache, dass es notwendig ist, das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchzuführen, weil die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung gering ist, an der Anzeige 20 angezeigt. Falls die Verarbeitung des Schrittes S102 beendet ist, fährt die Routine mit einem Schritt S103 fort.
  • In dem Schritt S103 beurteilte die ECU 10, ob die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung geringer als ein zweiter Schwellwert ist. Der zweite Schwellwert ist der Wert, welcher kleiner als der erste Schwellwert ist. Der zweite Schwellwert ist der untere Grenzwert der Menge der wässrigen Harnstofflösung, bei welchem es möglich ist, das NOx durch den SCR-Katalysator 6 ausreichend zu reinigen, oder der untere Grenzwert der Menge der wässrigen Harnstofflösung, bei welchem sich die Reinigungsrate des SCR-Katalysators 6 innerhalb eines erlaubbaren Bereichs befindet. Falls die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung geringer als der zweite Schwellwert ist, ist dann die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung nahezu Null, und es ist daher unmöglich, das NOx durch den SCR-Katalysator 6 ausreichend zu reinigen. Das heißt, in dem Schritt S103 wird beurteilt, ob ein solcher Zustand bewirkt ist, bei welchem das NOx durch den SCR-Katalysator 6 nicht gereinigt werden kann, oder ob nicht. Falls in dem Schritt S103 die positive Beurteilung getroffen wird, fährt die Routine mit einem Schritt S104 fort. Falls andererseits die negative Beurteilung getroffen wird, fährt die Routine mit einem Schritt S105 fort.
  • In dem Schritt S104 beschränkt die ECU 10 die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung, um nicht mehr als die vorab ermittelte Abgabe zu betragen. Das heißt, in dem Schritt S104 wird die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt, sodass die NOx-Menge, welche von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, die Menge ist, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 ausreichend gereinigt zu werden. Die Begrenzung der Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung wird auch fortgeführt, nachdem der Schritt S104 beendet ist. In diesem Fall wird der obere Grenzwert für die Kraftstoffinjektionsmenge eingestellt, welche von dem Kraftstoffinjektionsventil 7 injiziert wird, und wird die Kraftstoffinjektion ausgeführt, sodass die Kraftstoffinjektionsmenge den oberen Grenzwert nicht überschreitet. Der obere Grenzwert der Kraftstoffinjektionsmenge ist eingestellt, sodass sich die NOx-Reinigungsrate, welche durch den NSR-Katalysator 4 bewirkt wird, innerhalb des erlaubbaren Bereichs befindet. Dann wird es bestätigt, dass die vorab ermittelte Abgabe die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung ist, die vorgesehen ist, wenn die Kraftstoffinjektionsmenge auf den oberen Grenzwert eingestellt ist. Der obere Grenzwert der Kraftstoffinjektionsmenge wird im Voraus zum Beispiel mittels eines Experiments oder einer Simulation ermittelt, und der obere Grenzwert der Kraftstoffinjektionsmenge wird vorher in der ECU 10 gespeichert. Darüber hinaus wird bei dieser Prozedur die Tatsache, dass die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, an der Anzeige 20 angezeigt. Falls die Verarbeitung des Schrittes S104 beendet ist, ist dieses Flussdiagramm beendet. Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform die ECU 10 die Verarbeitung des Schrittes S104 durchführt, und dass daher die ECU 10 als die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung fungiert. Ferner entspricht bei dieser Ausführungsform der zweite Schwellwert der vorab ermittelten Speichermenge gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Falls andererseits in dem Schritt S103 die negative Beurteilung getroffen wird, fährt die Routine dann mit dem Schritt S105 fort, und zeigt die ECU 10 an der Anzeige 20 die Fortbewegungsentfernung, bis die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, (die Restfortbewegungsentfernung bis zu der Abgabebegrenzung) an. Die Restfortbewegungsentfernung bis zu der Abgabebegrenzung ist der Wert, auf welchen die Fortbewegungsentfernung geschätzt wird, bis die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung geringer als der zweite Schwellwert wird. Die Beziehung zwischen der Restmenge der wässrigen Harnstofflösung und der Restfortbewegungsentfernung bis zu der Abgabebegrenzung wird zuvor zum Beispiel mittels eines Experiments oder einer Simulation ermittelt, und die Beziehung wird vorher in der ECU 10 gespeichert. Darüber hinaus kann das NOx durch den SCR-Katalysator 6 an dem Zeitpunkt, bei welchem die Verarbeitung des Schrittes S105 durchgeführt wird, gereinigt werden. In dem Schritt S105 wird daher die Abgabebegrenzungssteuerung nicht ausgeführt. Falls die Abgabebegrenzungssteuerung bereits ausgeführt wird (zum Beispiel falls das Auffüllen mit einer kleinen Menge der wässrigen Harnstofflösung durchgeführt wird, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird) wird darüber hinaus die Abgabebegrenzungssteuerung beendet. Falls die Verarbeitung des Schrittes S105 beendet ist, ist dieses Flussdiagramm beendet.
  • Falls darüber hinaus in dem Schritt S101 die negative Beurteilung getroffen wird, und die Routine zu dem Schritt S106 fortfährt, beendet dann die ECU 10 die Abgabebegrenzungssteuerung, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, und entfernt die ECU 10 die Warnung oder dergleichen, wenn die Warnung oder dergleichen an der Anzeige 20 angezeigt wird. Der Restmenge der wässrigen Harnstofflösung ist nicht geringer als der erste Schwellwert, und eine ausreichende Menge des Ammoniaks kann dem SCR-Katalysator 6 an dem Zeitpunkt, an welchem die Verarbeitung des Schrittes 106 durchgeführt wird, zugeführt werden. Daher wird die Abgabebegrenzungssteuerung in dem Schritt S106 nicht ausgeführt. Darüber hinaus ist es nicht nötig, an der Anzeige 20 die Restmengewarnung in dem Schritt S102, die Abgabebegrenzungssteuerung in dem Schritt S104 und die Restfortbewegungsentfernung bis zu der Abgabebegrenzung in dem Schritt S105 alle anzuzeigen. Falls diese angezeigt werden, wird die Anzeige daher gelöscht. Falls die Verarbeitung des Schrittes S106 beendet ist, ist dieses Flussdiagramm beendet.
  • Als nächstes zeigt die 4 ein Zeitdiagramm, das sich ergibt, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung gemäß dieser Ausführungsform ausgeführt wird. Die „Restmenge der wässrigen Harnstofflösung”, welche in der 4 gezeigt wird, zeigt die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung in dem Tank 51 an. Der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert, welche für die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung von Bedeutung sind, sind dieselben Werte wie der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert, die vorstehend beschrieben sind. Darüber hinaus zeigt der SCR-Betriebszustand den Zustand der NOx-Reinigung des SCR-Katalysators 6 an, wobei A1 einen Zustand anzeigt, in welchem das NOx durch den SCR-Katalysator 6 gereinigt werden kann, und A2 einen Zustand anzeigt, in welchem das NOx durch den SCR-Katalysator 6 nicht gereinigt werden kann. Der „Warnungszustand”, welcher in der 4 gezeigt wird, zeigt den Zustand der Warnung, die auf der Anzeige 20 angezeigt wird, an, wobei B1 einen Zustand anzeigt, in welchem die Warnung nicht ausgegeben wird, B2 einen Zustand (den Schritt S102) anzeigt, in welchem gewarnt wird, dass der Restmenge klein ist, und B3 einen Zustand (den Schritt S104) anzeigt, in welchem gewarnt wird, dass die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird. Der „Betriebszustand”, welcher in der 4 gezeigt wird, zeigt den Betriebszustand des Motors 1 mit interner Verbrennung an, wobei C1 einen gewöhnlichen Betriebszustand anzeigt, in welchem die Abgabebegrenzung nicht durchgeführt wird, C2 einen Betriebszustand anzeigt, in welchem die Abgabebegrenzung für den Motor 1 mit interner Verbrennung durchgeführt wird, und C3 einen Zustand anzeigt, in welchem der Neustart des Motors 1 mit interner Verbrennung verhindert wird. Darüber hinaus zeigt in Bezug zu der „NOx-Emissionsmenge”, die in der 4 gezeigt wird, eine durchgezogene Linie die Menge des NOx, das pro Einheitszeit von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, an, und zeigt eine abwechselnd lang und kurz gestrichene Linie die Menge des NOx, das pro Einheitszeit von dem SCR-Katalysator 6 ausströmt, an. Darüber hinaus zeigt die „NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator behandelt oder verarbeitet zu werden” in Bezug zu der „NOx-Emissionsmenge” den unteren Grenzwert der NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 behandelt oder verarbeitet zu werden, an. In diesem Fall kann sich die NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 verarbeitet zu werden, in Abhängigkeit von dem NOx-Okklusionsmenge des NSR-Katalysators 4 ändern. Falls jedoch die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung in Abhängigkeit von der NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 verarbeitet zu werden, geändert wird, wird die Steuerung kompliziert. Aus diesem Grunde ist in dieser Ausführungsform der untere Grenzwert der NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 verarbeitet zu werden, als die NOx-Menge eingestellt, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator verarbeitet zu werden, sodass das NOx durch den NSR-Katalysator 4 auch in einem Zustand verarbeitet werden kann, in welchem die NOx-Menge, welche dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator 4 verarbeitet zu werden, maximal verringert ist. Die NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator verarbeitet zu werden, kann zum Beispiel mittels eines Experiments oder einer Simulation vorher ermittelt werden.
  • Der Restmenge der wässrigen Harnstofflösung ist kleiner als der erste Schwellwert bei T1 (JA in Schritt S101). Das heißt, bei T1 ist ein Zustand bewirkt, in welchem es notwendig ist, den Tank 51 mit der wässrigen Harnstofflösung aufzufüllen. Demgemäß wird der Warnungszustand von B1 zu B2 geändert, und auf der Anzeige 20 wird angezeigt, dass es notwendig ist, das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchzuführen, weil die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung klein ist (Schritt S102). In dieser Situation liegt die wässrige Harnstofflösung noch vor, und es ist möglich, das NOx durch den SCR-Katalysator 6 in diesem Zustand zu reinigen. Daher verbleibt der SCR-Betriebszustand A1, und auch der Betriebszustand des Motors 1 mit interner Verbrennung verbleibt der gewöhnliche Zustand, d. h. er verbleibt C1.
  • Die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung ist geringer als der zweite Schwellwert bei T2 (JA in Schritt S103). Es sei angemerkt, dass die Restfortbewegungsentfernung bis zu der Abgabebeschränkung an der Anzeige 20 zusätzlich zu der Tatsache, dass es notwendig ist, das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchzuführen, während der Periode, die von T1 nach T2 reicht, angezeigt wird (Schritt S105). Falls die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung geringer als der zweite Schwellwert bei T2 ist, wird es unmöglich, das NOx mittels des SCR-Katalysators 6 zu reinigen. Der SCR-Betriebszustand wird daher von A1 nach A2 geändert. Die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung wird simultan begrenzt, um das NOx mittels des NSR-Katalysators 4 zu reinigen, und daher wird der Betriebszustand von C1 nach C2 geändert (Schritt S104). Dann wird an der Anzeige 20 angezeigt, dass die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird. Daher wird der Warnungszustand von B2 nach B3 geändert (Schritt S104).
  • In dieser Hinsicht wird in dem Fall der herkömmlichen Technik zum Beispiel ein solcher Zustand bewirkt, dass der Neustart des Motors 1 mit interner Verbrennung bei T2 verhindert wird (der durch die unterbrochene Linie in dem Betriebszustand angezeigte Zustand von C3). In dem Fall der herkömmlichen Technik ist es, falls der Motor 1 mit interner Verbrennung einmal bei T2 oder danach gestoppt ist, daher unmöglich, den Motor 1 mit interner Verbrennung neu zu starten, es sei denn dass das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung während der von T1 nach T2 reichenden Periode durchgeführt wird. Es sei angemerkt, dass es unmöglich ist, das NOx mittels des SCR-Katalysators 6 bei T2 oder danach zu reinigen. Falls sich das Fahrzeug jedoch nicht bewegen kann, ist es auch schwierig, das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchzuführen. Es ist daher auch erlaubbar, dass das Evakuierungsfortbewegen während der Periode bis zu dem Erreichen einer vorab ermittelten Fortbewegungsentfernung durchgeführt werden kann.
  • In dieser Ausführungsform wird andererseits die NOx-Emissionsmenge von dem Motor 1 mit interner Verbrennung gehemmt, um auch während der Periode bei T2 oder danach nicht mehr als die „NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, durch den NSR-Katalysator verarbeitet zu werden”, zu betragen. Das heißt, dass die Abgabebeschränkung für den Motor 1 mit interner Verbrennung ausgeführt wird, sodass das NOx durch den NSR-Katalysator 4 bei T2 oder danach verarbeitet werden kann. Aus diesem Grunde ist es nicht notwendig, den Neustart des Motors 1 mit interner Verbrennung zu verhindern. Dann wird bei T3 das Auffüllen mit der wässrigen Harnstofflösung durchgeführt (NEIN in Schritt S101), und daher ist es möglich, das NOx mittels des SCR-Katalysators 6 zu reinigen. Die Abgabebegrenzungssteuerung wird daher beendet (Schritt S106). Auf diesem Wege wird, auch wenn der Neustart des Motors 1 mit interner Verbrennung während der Periode, die von T2 nach T3 reicht, in dem Fall der herkömmlichen Technik verhindert wird, der Neustart des Motors 1 mit interner Verbrennung in dem Fall dieser Ausführungsform nicht verhindert.
  • Es sei angemerkt, dass in dieser Ausführungsform die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung zu dem Zwecke begrenzt wird, die NOx-Menge, die von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, zu verringern. Es ist jedoch auch möglich, in kombinatorische Weise ein bzw. irgendein anderes Mittel zum Verringern der NOx-Menge, die von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, zu verwenden. Wenn zum Beispiel eine EGR-Vorrichtung vorgesehen ist, ist es möglich, die NOx-Menge, die von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, zu verringern, indem die Menge des EGR-Gases erhöht wird. Darüber hinaus wird die Verbrennungstemperatur abgesenkt, indem der Zeitpunkt der Kraftstoffinjektion von dem Kraftstoffinjektionsventil 7 verzögert bzw. nach spät verstellt wird. Es ist daher möglich, die NOx-Menge, die von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, zu verringern. Daher kann die EGR-Gas-Menge erhöht werden, oder kann der Kraftstoffinjektionszeitpunkt nach spät verstellt werden, und zwar in Kombination mit der Begrenzung der Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung.
  • Wie es vorstehend erläutert wird, wird gemäß dieser Ausführungsform die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt, sodass das NOx durch den NSR-Katalysator 4 auch in dem Fall eines solchen Zustands gereinigt werden kann, dass es unmöglich ist, eine ausreichende Menge des Ammoniaks dem SCR-Katalysator 6 zuzuführen. Es ist daher möglich, die Freigabe des NOx in die atmosphärische Luft zu hemmen, während der Motor 1 mit interner Verbrennung betrieben wird.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Die 5 zeigt eine Beziehung zwischen der NOx-Okklusionsmenge und der NOx-Okklusionsrate des NSR-Katalysators 4. Die NOx-Okklusionsrate ist das Verhältnis der NOx-Menge, die durch den NSR-Katalysator 4 okkludiert wird, in Bezug zu der NOx-Menge, die in den NSR-Katalysator 4 strömt. Wie es in der 5 gezeigt wird, ist die NOx-Okklusionsrate umso weiter abgesenkt, je größer die NOx-Okklusionsmenge ist. Die NOx-Okklusionsrate wird daher in einem Zustand, in welchem die NOx-Okklusionsmenge klein ist, eher erhöht. Wie es in der 5 gezeigt wird, ist die NOx-Okklusionsrate in einigen Fällen in dem NSR-Katalysator 4 gering. Auch wenn die Abgabebegrenzungssteuerung, welche bei der ersten Ausführungsform erläutert wird, ausgeführt wird, wird daher ein Teil des NOx durch den NSR-Katalysator 4 in einigen Fällen nicht okkludiert.
  • Bei diesem Verfahren strömt das NOx, welches nicht durch den NSR-Katalysator 4 okkludiert wird, in den SCR-Katalysator 6. Falls eine ausreichende Menge des Ammoniaks nicht dem SCR-Katalysator 6 zugeführt werden kann, ist jedoch unmöglich, das NOx durch den SCR-Katalysator 6 zu reinigen. Aus diesem Grunde strömt das NOx, welches in den SCR-Katalysator 6 strömt, aus dem SCR-Katalysator 6 so, wie es ist, heraus. Es ist daher bevorzugbar, das NOx, welches aus dem NSR-Katalysator 4 herausströmt, zu verringern, wenn es unmöglich ist, eine ausreichende Menge des Ammoniaks dem SCR-Katalysator 6 zuzuführen. Das heißt, es ist bevorzugbar, einen solchen Zustand zu bewirken, bei welchem die NOx-Okklusionsrate des NSR-Katalysators 4 hoch ist.
  • Wie es in der 5 gezeigt ist, ist es zu dem Zwecke, dass die NOx-Okklusionsrate sich in dem hohen Zustand befindet, angemessen, einen solchen Zustand zu bewirken, bei welchem die NOx-Okklusionsmenge klein ist. Bei dieser Prozedur wird ein Zustand bewirkt, bei welchem die NOx-Okklusionsmenge relativ klein ist, indem die Frequenz des fetten Ausschlags erhöht wird. Wie es bei der ersten Ausführungsform erläutert wird, wird der fette Ausschlag für gewöhnlich ausgeführt, sodass das NOx in der ersten Okklusionsmenge reduziert wird, wenn die NOx-Okklusionsmenge des NOx-Katalysators 4 die erste Okklusionsmenge ist. Bei dieser Ausführungsform wird andererseits der fette Ausschlag bei der NOx-Okklusionsmenge ausgeführt, welche kleiner als die erste Okklusionsmenge ist, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Das heißt, der fette Ausschlag wird normalerweise ausgeführt, wenn die NOx-Okklusionsmenge die erste Okklusionsmenge erreicht bzw. diese bei dieser ankommt. Wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, wird jedoch der fette Ausschlag ausgeführt, wenn die NOx-Okklusionsmenge die zweite Okklusionsmenge erreicht, welcher kleiner als die erste Okklusionsmenge ist. In diesem Fall wird der fette Ausschlag ausgeführt, sodass das NOx in der zweiten Okklusionsmenge verringert werden kann. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei dieser Ausführungsform die NOx-Okklusionsmenge des NSR-Katalysators 4, welche der Schwellwert zum Ausführen des fetten Ausschlags ist, zwischen dann, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, und dann, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung nicht ausgeführt wird, geändert.
  • Auf diese Weise mit der fette Ausschlag jedes Mal dann ausgeführt, wenn die NOx-Okklusionsmenge des NSR-Katalysators 4 die zweite Okklusionsmenge erreicht. Daher wird ein Zustand bewirkt, in welchem die NOx-Okklusionsmenge relativ klein ist. Es ist demgemäß möglich, die NOx-Okklusionsrate zu erhöhen. Die NOx-Menge, welche aus dem NSR-Katalysator 4 herausströmt, ohne durch den NSR-Katalysator 4 okkludiert zu sein, ist daher verringert. Aus diesem Grunde ist es möglich, die NOx-Menge, die durch den NSR-Katalysator 4 und den SCR-Katalysator 6 hindurch strömt, und die in die atmosphärische Luft freigegeben wird, dann, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, noch verlässlicher zu verringern.
  • Die 6 zeigt eine Beziehung zwischen der Entfernung an der Abgasleitung 2 von dem Motor 1 mit interner Verbrennung und der NOx-Menge pro Einheitsvolumen des Abgases an. Die 6 zeigt eine solche Situation, bei welcher die NOx-Menge pro Einheitsvolumen des Gases, das von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert oder abgegeben wird, eingestellt ist, sodass die NOx-Menge pro Einheitsvolumen des Abgases, die aus dem SCR-Katalysator 6 herausströmt, (die NOx-Menge pro Einheitsvolumen des Abgases an dem stromabwärtigen Ende des SCR-Katalysators 6) eine identische Menge ist. Der Bereich, welcher durch „NSR” angezeigt wird, zeigt den Bereich an, der von dem stromaufwärtigen Ende zu dem stromabwärtigen Ende des NSR-Katalysators 4 reicht, und der Bereich, der durch „SCR” angezeigt wird, zeigt den Bereich an, der von dem stromaufwärtigen Ende zu dem stromabwärtigen Ende des SCR-Katalysators 6 reicht. „NORMAL” zeigt eine solche Situation an, bei welcher das NOx durch den NSR-Katalysator 4 und den SCR-Katalysator 6 gereinigt werden kann. In diesem Fall kann das NOx durch den NSR-Katalysator 4 und den SCR-Katalysator 6 jeweils gereinigt werden. Auch wenn die NOx-Menge pro Einheitsvolumen des Gases, das von dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, relativ groß ist, ist daher die NOx-Menge während der Periode bis zu dem Erreichen des stromabwärtigen Endes des SCR-Katalysators 6 ausreichend verringert.
  • In der 6 zeigt ein „FALL 1” andererseits eine solche Situation an, bei der nur die Abgabebegrenzungssteuerung gemäß die ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Ein „FALL 2” zeigt eine solche Situation an, bei welcher die Frequenz des fetten Ausschlags gemäß der zweiten Ausführungsform zusätzlich zu der Ausführung der Abgabebegrenzungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform erhöht ist. Wenn der „FALL 1” und der „FALL 2” miteinander verglichen werden, gibt es keine Differenz bei der NOx-Menge, die aus dem NSR-Katalysator 4 herausströmt. Es ist jedoch möglich, das Ausströmen des NOx aus dem NSR-Katalysator 4 in dem „FALL 2” zu einem solchen Ausmaß zu hemmen, dass die Frequenz des fetten Ausschlag erhöht ist, auch wenn die NOx-Menge pro Einheitsvolumen des Gases, das aus dem Motor 1 mit interner Verbrennung emittiert wird, größer ist. Auch wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, ist es daher möglich, die Verschlechterung der Fahrbarkeit zu hemmen, weil die Abgabe bei der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu der ersten Ausführungsform weiter erhöht sein kann. Angesichts des Vorstehenden ist bei dieser Ausführungsform die NOx-Okklusionsmenge, welche der Schwellwert zum Ausführen des fetten Ausschlag ist, verringert, sodass das Intervall des fetten Ausschlag verkürzt ist (d. h. sodass die Frequenz des fetten Ausschlag erhöht ist), wenn die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung begrenzt ist, im Vergleich mit dann, wenn die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung nicht begrenzt ist.
  • Die 7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsfluss des fetten Ausschlags gemäß dieser Ausführungsform illustriert. Dieses Flussdiagramm wird durch die ECU 10 jedes Mal dann, wenn eine vorab ermittelte Periode an Zeit verstreicht, ausgeführt. Es sei angemerkt, dass das Flussdiagramm, welches in der 3 gezeigt wird, die in der ersten Ausführungsform erläutert wird, separat von dem Flussdiagramm, das in der 7 gezeigt wird, ausgeführt wird.
  • In einem Schritt S201 berechnet die ECU 10 die NOx-Okklusionsmenge des NSR-Katalysators 4. Die ECU 10 berechnet die geschätzte NOx-Okklusionsmenge bei allen Zeiten, wie es bei der ersten Ausführungsform erläutert wird, und von da an wird der berechnete Wert gelesen. Falls die Verarbeitung des Schrittes S201 beendet ist, fährt die Routine mit einem Schritt S202 fort.
  • in dem Schritt S202 beurteilte die ECU 10, ob die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, oder ob nicht. In dem Schritt S202 wird beurteilt, ob es notwendig ist, das Intervall des fetten Ausschlag zu kürzen, oder ob nicht. Falls die positive Beurteilung in dem Schritt S202 getroffen wird, fährt die Routine mit einem Schritt S203 fort. Falls andererseits die negative Beurteilung getroffen wird, fährt die Routine mit einem Schritt S206 fort.
  • In dem Schritt S203 beurteilt die ECU 10, ob die geschätzte NOx-Okklusionsmenge, welche in dem Schritt S201 gelesen wird, nicht geringer als die zweite Okklusionsmenge ist, oder ob nicht. Wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, ist es schwierig, das NOx mittels des SCR-Katalysators 6 zu reinigen. Das Intervall des fetten Ausschlags wird daher gekürzt, sodass die NOx-Okklusionsrate des NSR-Katalysators 4 erhöht wird. Falls die geschätzte NOx-Okklusionsmenge nicht geringer als die zweite Okklusionsmenge ist, fährt aus diesem Grunde dann die Routine mit einem Schritt S204 fort, und wird der fette Ausschlag ausgeführt. Das heißt, falls die positive Beurteilung in dem Schritt S203 getroffen wird, fährt dann die Routine mit dem Schritt S204 fort, und führt die ECU 10 den fetten Ausschlag aus. Falls andererseits die negative Beurteilung in dem Schritt S203 getroffen wird, wird keine Gelegenheit zum Ausführen des fetten Ausschlags gegeben. Daher wird dieses Flussdiagramm beendet.
  • Falls andererseits in dem Schritt S202 die negative Beurteilung getroffen wird, fährt die Routine mit dem Schritt S205 fort. In dem Schritt S205 beurteilt die ECU 10, ob die geschätzte NOx-Okklusionsmenge nicht geringer als die erste Okklusionsmenge ist, oder ob nicht. Falls der NSR-Katalysator 4 normal ist, und die Abgabebegrenzungssteuerung nicht ausgeführt wird, dann wird ein solcher Zustand bewirkt, bei welchem die Restmenge der wässrigen Harnstofflösung ausreichend groß ist, und daher ist es möglich, das NOx mittels des SCR-Katalysators 6 ausreichend zu reinigen. Auch falls das Intervall des fetten Ausschlags verlängert ist, und die NOx-Okklusionsrate des NSR-Katalysators 4 aufgrund der geschätzten NOx-Okklusionsmenge, welche nicht geringer als der erste Okklusionsmenge ist, abgesenkt ist, ist es dann aus diesem Grunde möglich, das NOx mittels des SCR-Katalysators 6 zu reinigen. Falls die geschätzte NOx-Okklusionsmenge nicht geringer als die erste Okklusionsmenge ist, fährt dann daher die Routine mit einem Schritt S206 fort, und wird der fette Ausschlag ausgeführt. Das heißt, falls die positive Beurteilung in dem Schritt S205 getroffen wird, fährt dann die Routine mit dem Schritt S206 fort, und führt die ECU 10 den fetten Ausschlag aus. Falls andererseits die negative Beurteilung in dem Schritt S205 getroffen wird, wird keine Gelegenheit gegeben, den fetten Ausschlag auszuführen. Daher wird dieses Flussdiagramm beendet.
  • Wie es vorstehend erläutert wird, ist gemäß dieser Ausführungsform dann, wenn das Reduzierungsmittel dem SCR-Katalysator 6 nicht zugeführt werden kann, die Abgabe des Motors 1 mit interner Verbrennung begrenzt. Darüber hinaus ist das Intervall des fetten Ausschlags gekürzt, und daher wird das NOx, welches aus dem NSR-Katalysator 4 herausströmt, verringert. Daher wird das NOx, welches in den SCR-Katalysator 6 hineinströmt, verringert. Auch in dem Fall eines solchen Zustands, bei welchem es unmöglich ist, das Reduzierungsmittel dem SCR-Katalysator 6 zuzuführen, ist es demgemäß möglich, das Fahrzeug zu bewegen, während die Freigabe des NOx in die atmosphärische Luft noch verlässlicher gehemmt wird. Darüber hinaus wird das Ausströmen des NOx aus dem NSR-Katalysator 4 gehemmt, indem das Intervall des fetten Ausschlags gekürzt wird. Es ist daher möglich, einen größeren Wert für die vorab ermittelte Abgabe einzustellen, welcher der maximale Wert der Abgabe ist, die vorgesehen ist, wenn die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird.
  • Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform das Intervall des fetten Ausschlags gekürzt wird, indem der Schwellwert der geschätzten NOx-Okklusionsmenge verringert wird. Falls der fette Ausschlag jedes Mal dann, wenn eine vorab ermittelte Periode der Zeit verstreicht, oder jedes Mal dann, wenn eine vorab ermittelte Fortbewegungsentfernung gegeben ist, ausgeführt wird, kann dann jedoch das Intervall des fetten Ausschlag gekürzt werden, indem die vorab ermittelte Periode der Zeit oder die vorab ermittelte Verpflegungsentfernung gekürzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor mit interner Verbrennung
    2
    Abgasleitung
    3
    Kraftstoffhinzufügungsventil
    4
    Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator (NOx-Speicher-Reduktions-Katalysator) (NSR-Katalysator)
    5
    Reduzierungsmittelzufuhrvorrichtung
    6
    NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator)
    7
    Kraftstoffinjektionsventil
    8
    Ansaugleitung
    9
    Drossel
    10
    ECU
    11
    Temperatursensor
    12
    erster NOx-Sensor
    13
    zweiter NOx-Sensor
    15
    Luftströmungsmesser
    16
    Beschleunigerpedal
    17
    Beschleunigeröffnungsgradsensor
    18
    Kurbelpositionssensor
    20
    Anzeige
    51
    Tank
    52
    Ventil zur Hinzufügung der wässrigen Harnstofflösung
    53
    Leitung für wässrige Harnstofflösung
    54
    Pumpe
    55
    Restmengesensor
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor mit interner Verbrennung weist auf eine Ammoniakzufuhrvorrichtung, welche eine Speichereinheit beinhaltet, welche dazu konfiguriert ist, eine Vorstufe eines Ammoniaks oder ein Ammoniak (ein Reduzierungsmittel oder dergleichen) zu speichern, und eine Steuerungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Abgabebegrenzungssteuerung als eine solche Steuerung auszuführen, dass eine Abgabe des Motors mit interner Verbrennung begrenzt wird, um nicht mehr als eine vorab ermittelte Abgabe zu betragen, sodass eine NOx-Reinigungsrate, welche durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator bewirkt wird, sich innerhalb eines erlaubbare Bereichs befindet, falls eine Menge des Reduzierungsmittels oder dergleichen, das in der Speichereinheit gespeichert ist, weniger als eine vorab ermittelte Speichermenge beträgt.

Claims (4)

  1. Eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Motor mit interner Verbrennung, aufweisend: einen Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator, welcher für eine Abgasleitung des Motors mit interner Verbrennung vorgesehen ist, einen NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion, welcher für die Abgasleitung vorgesehen ist, und welcher dazu konfiguriert ist, ein NOx durch Verwenden eines Ammoniaks als ein Reduzierungsmittel selektiv zu reduzieren, eine Ammoniakzufuhrvorrichtung, welche eine Speichereinheit beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, eine Vorstufe des Ammoniaks oder das Ammoniak zu speichern, und wobei die Ammoniakzufuhrvorrichtung dazu konfiguriert ist, das Ammoniak dem NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion zuzuführen, und eine Steuerungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Abgabebegrenzungssteuerung als eine solche Steuerung auszuführen, dass eine Abgabe des Motors mit interner Verbrennung begrenzt wird, um nicht mehr als eine vorab ermittelte Abgabe zu betragen, sodass eine NOx-Reinigungsrate, welche durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator bewirkt wird, sich innerhalb eines erlaubbaren Bereichs befindet, falls eine Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, geringer als eine vorab ermittelte Speichermenge ist.
  2. Die Abgasreinigungsvorrichtung für den Motor mit interner Verbrennung gemäß dem Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, die Abgabebegrenzungssteuerung auszuführen, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist, und die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, zu ermöglichen, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases, welches in den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator hineinströmt, nicht mehr als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt, um ein Intervall zum Ausführen eines fetten Ausschlags zum Reduzieren des NOx, welches durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert wird, in dem Falle, in dem die Abgabebegrenzungssteuerung ausgeführt wird, im Vergleich zu dem Falle, in dem die Abgabebegrenzungssteuerung nicht ausgeführt wird, zu kürzen.
  3. Die Abgasreinigungsvorrichtung für den Motor mit interner Verbrennung gemäß dem Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Schätzungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Menge des NOx, welche durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert ist, zu schätzen, wobei: die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, es zu ermöglichen, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases, welches in den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator hineinströmt, nicht mehr als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt, um einen fetten Ausschlag zum Reduzieren des NOx, welches durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert ist, jedes Mal dann auszuführen, wenn die Menge des NOx, welche durch die Schätzungseinheit geschätzt wird, nicht weniger als eine erste Okklusionsmenge beträgt, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, nicht geringer als die vorab ermittelte Speichermenge ist, und die Steuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, die Abgabebegrenzungssteuerung auszuführen, und sie dazu konfiguriert ist, den fetten Ausschlag jedes Mal dann auszuführen, wenn die Menge des NOx, die durch die Schätzungseinheit geschätzt wird, nicht weniger als eine zweite Okklusionsmenge beträgt, welche eine Menge ist, die kleiner als die erste Okklusionsmenge ist, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, geringer als die vorab ermittelten Speichermenge ist.
  4. Die Abgasreinigungsvorrichtung für den Motor mit interner Verbrennung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: eine Gesamtmenge einer NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert zu werden, und einer NOx-Menge, die dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion reduziert zu werden, eine vorab ermittelte NOx-Menge ist, falls die Menge der Vorstufe des Ammoniaks oder des Ammoniaks, die in der Speichereinheit gespeichert ist, nicht geringer als die vorab ermittelte Speichermenge in der Abgasreinigungsvorrichtung für den Motor mit interner Verbrennung ist, eine maximale NOx-Menge, der dazu in der Lage ist, pro Einheitszeit durch den Speicher-Reduktions-NOx-Katalysator okkludiert zu werden, kleiner als die vorab ermittelte NOx-Menge ist, und die vorab ermittelte Abgabe eine Abgabe des Motors mit interner Verbrennung ist, bei welcher eine NOx-Menge, die pro Einheitszeit von dem Motor mit interner Verbrennung emittiert wird, nicht mehr als die maximale NOx-Menge beträgt.
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