DE102018132680A1

DE102018132680A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102018132680A1
Application number: DE102018132680.7A
Authority: DE
Inventors: Daichi Imai; Hiroshi Kobayashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-06-27
Also published as: US10704439B2; JP6733651B2; US20190195101A1; JP2019116862A; CN109973181A; CN109973181B

Abstract

Eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen aufgrund des aus einem NSR-Katalysator gespülten NOx, kann bestmöglich unterdrückt werden. Eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche einen Magerverbrennungsbetrieb durchführt, beinhaltet: einen NSR-Katalysator; einen Nachstufen-Katalysator, der auf der Stromabwärts-Seite des NSR-Katalysators angeordnet ist; eine Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung; eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit, um ein Fettspitzenverfahren auszuführen; eine Zufuhrsteuereinheit, um eine Zufuhrsteuerung auszuführen, um dem Nachstufen-Katalysator das Reduktionsmittel zuzuführen, wobei in Fällen, bei welchen eine Temperatur des NSR-Katalysators zumindest während einem Teil einer Bestimmungszeitspanne niedriger als eine vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens ausführt; und eine NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit, um eine NOx-Speichermenge in dem NSR-Katalysator zu berechnen; wobei die Zufuhrsteuereinheit steuert, so dass in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, eine Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung größer wird, wenn eine Zeitspanne, während welcher die Temperatur des NSR-Katalysators niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur ist, länger wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Beschreibung des Stands der Technik
Eine Technologie ist bekannt, bei welcher ein NOx-Speicherreduktionskatalysator (nachstehen manchmal auch als ein „NSR-Katalysator“ bezeichnet) als ein Abgasreinigungskatalysator in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, welche einen Magerverbrennungsbetrieb durchführt, bei welchem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Der NSR-Katalysator hat eine Funktion, NOx im Abgas zu speichern, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis seiner Umgebung ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, sowie eine Funktion, das gespeicherte NOx zu reduzieren, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Umgebung ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist und wenn es ein Reduktionsmittel gibt. In dieser Beschreibung ist zu beachten, dass der Begriff „Speicher“ als solches einschließlich eines Modus von „Adsorption“ verwendet wird.
Dann wird in der Brennkraftmaschine, welche mit einem solchen NSR-Katalysator versehen ist, das in dem NSR-Katalysator gespeicherte NOx durch die Ausführung eines Fettspitzenverfahrens, welche zeitweise das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, ändert, reduziert.
In JP 2005-163590 A ist eine Technologie offenbart, bei welcher ein Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, wenn eine durch einen NOx-Speicherkatalysator gespeicherte NOx-Menge eine vorbestimmte Menge erreicht.
Zusätzlich ist in JP 2016-186239 A eine Technologie offenbart, bei welcher in einer Abgasreinigungssteuervorrichtung, welche einen Fettspitzenbetrieb in Fällen ausführt, bei welchen eine in einem NSR-Katalysator gespeicherte NOx-Menge einen ersten Schwellenwert übersteigt, wenn die NOx-Speichermenge einen zweiten Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert übersteigt, der Fettspitzenbetrieb bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ausgeführt wird, welches magerer ist als in dem Fall, bei welchem die NOx-Speichermenge kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist.
Zusammenfassung
Wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, wird das in dem NSR-Katalysator gespeicherte NOx (das gespeichert NOx) einmalig von einem Speichermaterial als Teil des NSR-Katalysators freigesetzt und mit dem Reduktionsmittel, wie z.B. CO, HC, usw., in der Anwesenheit eines Edelmetallkatalysators als Teil des NSR-Katalysators umgesetzt. Als ein Ergebnis wird NOx in dem NSR-Katalysator zu N₂ reduziert. Hier hat sich gezeigt, dass, sogar wenn die Menge des gespeicherten Katalysators (die NOx-Speichermenge) und die Temperatur des NSR-Katalysators zu dem Zeitpunkt, wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, dieselben sind, sich eine Einfachheit der Freisetzung, wenn das gespeicherte NOx von dem Speichermaterial durch das Fettspitzenverfahren freigesetzt wird, infolge eines Speichermodus des NOx in dem NSR-Katalysator ändert.
Zusätzlich kann ein Teil des von dem Speichermaterial durch das Fettspitzenverfahren freigesetzten NOx aus dem NSR-Katalysator strömen, ohne durch das Reduktionsmittel reduziert zu werden. Mit anderen Worten, sogar wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, kann ein Teil des gespeicherten NOx aus dem NSR-Katalysator gespült werden, ohne reduziert zu werden.
Hier kann mit der Bereitstellung eines Nachstufen-Katalysators, welcher NOx reduzieren kann und stromabwärts des NSR-Katalysators angeordnet ist, das aus dem NSR-Katalysator gespülte NOx durch den Nachstufen-Katalysator reduziert werden. Allerdings, wie vorstehend beschrieben, wird in Anbetracht der Tatsache, dass sich die Einfachheit der Freisetzung des gespeicherten NOx aus dem Speichermaterial infolge des Speichermodus des NOx in dem NSR-Katalysator ändert, sogar wenn die NOx-Speichermenge und die Temperatur des NSR-Katalysators zu dem Zeitpunkt, wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt sind, dieselben sind, sich die aus dem NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx-Menge (die NOx-Ausspülmenge) infolge des Speichermodus des NOx in dem NSR-Katalysator ändern können. Wenn das aus dem NSR-Katalysator gespülte NOx durch den Nachstufen-Katalysator reduziert wird, ist zu befürchten, dass sich Abgasemissionen verschlechtern können, wenn eine Differenz der NOx-Ausspülmenge infolge des Speichermodus des NOx nicht berücksichtigt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick der vorstehend genannten Probleme gemacht und hat zum Ziel, ein Auftreten einer Situation, in welcher sich Abgasemissionen aufgrund des aus einem NSR-Katalysator gespülten NOx verschlechtern, bestmöglich zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche einen Magerverbrennungsbetrieb durchführt, mit: einem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator, der in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist; einem Nachstufen-Katalysator, der in dem Abgaskanal stromabwärts des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators angeordnet ist und NOx in einem Abgas durch ein zugeführtes Reduktionsmittel reduziert; einer Reduktionsmittelzuführvorrichtung, die in dem Abgaskanal zwischen dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator und dem Nachstufen-Katalysator angeordnet ist und das Reduktionsmittel in den Abgaskanal zuführt; eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Fettspitzenverfahren auszuführen, um zeitweise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines in den ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu ändern; einer Zufuhrsteuereinheit, die eingerichtet ist, eine Zufuhrsteuerung auszuführen, um dem Nachstufen-Katalysator durch Verwenden der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung das Reduktionsmittel zuzuführen; und einer NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine NOx-Speichermenge, welche eine Menge von in dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator gespeichertem NOx ist, zu berechnen.
In einer solchen Abgasreinigungsvorrichtung kann ein Großteil des von der Brennkraftmaschine entladenen NOx in dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator (nachstehend manchmal auch als ein „NSR-Katalysator“ bezeichnet) gespeichert werden. Wenn dann das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, kann das in dem ersten NSR-Katalysator gespeicherte NOx (nachstehend manchmal auch als „das gespeicherte NOx“ bezeichnet) durch das in dem Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthaltene Reduktionsmittel, wie z.B. CO, HC usw., reduziert werden. Sogar wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, kann jedoch ein Teil des gespeicherten NOx aus dem ersten NSR-Katalysator gespült werden, ohne reduziert zu werden.
Sogar wenn in der Abgasreinigungsvorrichtung NOx durch das Fettspitzenverfahren aus dem ersten NSR-Katalysator gespült wird, kann das NOx durch den auf der Stromabwärts-Seite des ersten NSR-Katalysators angeordneten Nachstufen-Katalysator reduziert werden. Hier ist der Nachstufen-Katalysator beispielsweise ein NOx-Selektivreduktionskatalysator (SCR-Katalysator), welcher das NOx in dem Abgas mittels Ammoniak als Reduktionsmittel reduziert, oder ein NOx-Speicherreduktionskatalysator (NSR-Katalysator), welcher das NOx in dem Abgas mittels Kraftstoff als Reduktionsmittel reduziert.
Als ein Ergebnis früherer Studien konnte der Erfinder der vorliegenden Anmeldung neuerdings zeigen, dass, sogar wenn die NOx-Speichermenge und die Temperatur des ersten NSR-Katalysators zu dem Zeitpunkt, wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, dieselben sind, sich die aus dem ersten NSR-Katalysator durch das aktuelle Fettspitzenverfahren gespülte NOx-Menge aufgrund der Temperaturhistorie des ersten NSR-Katalysators während einer Zeitspanne von der Fertigstellung der Ausführung des letzten Fettspitzenverfahrens zu einer Anforderung zur Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens (nachstehend manchmal auch als eine „Bestimmungszeitspanne“ bezeichnet) ändern kann. Demzufolge wird das NOx in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ niedrig ist, tendenziell in ein Speichermaterial als Teil des ersten NSR-Katalysators in einem Modus mit einfacher Freisetzung davon gespeichert (nachstehend manchmal auch als ein „erster Modus“ bezeichnet). In Fällen, bei welchen die Temperatur des NSR-Katalysators relativ hoch ist, wird das NOx andererseits tendenziell in einem Modus mit schwieriger Freisetzung davon gespeichert (nachstehend manchmal auch als ein „zweiter Modus“ bezeichnet). Auf diese Weise ändert sich der Speichermodus des NOx in dem ersten NSR-Katalysator gemäß der Temperaturhistorie des ersten NSR-Katalysators während der Bestim m ungszeitspanne.
Dann kann sich eine aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx-Menge (nachstehend als eine „NOx-Ausspülmenge bezeichnet) als Ergebnis eines solchen NOx-Speichermodus ändern. Sogar wenn der NOx-Speichermodus derselbe ist, wird tendenziell insbesondere die NOx-Ausspülmenge umso größer, je größer die NOx-Menge des ersten Modus in dem gespeicherten NOx ist. Im Gegensatz dazu wird sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, tendenziell die NOx-Ausspülmenge umso kleiner, je größer die NOx-Menge des zweiten Modus in dem gespeicherten NOx ist. Wenn dann das aus dem ersten NSR-Katalysator gespülte NOx durch Verwenden des Nachstufen-Katalysators reduziert wird, gibt es Bedenken, dass sich Abgasemissionen verschlechtern, wenn solch eine Situation nicht berücksichtigt wird.
Demzufolge führt in einer Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators zumindest während eines Teils der Bestimmungszeitspanne niedriger wird als eine vorbestimmte Bestimmungstemperatur, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit aus. Darüber hinaus wird in Fällen, bei welchen die durch die NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit berechnete NOx-Speichermenge dieselbe ist, die Zufuhrmengensteuerung ausgeführt, so dass eine Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung größer wird, wenn eine Zeitspanne, bei welcher die Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators niedriger ist als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur, länger wird.
Hier ist die vorbestimmte Bestimmungstemperatur als eine Temperatur definiert, bei welcher NOx zu dem zweiten Modus werden kann und in dem ersten NSR-Katalysator gespeichert werden kann, wenn die Temperatur des ersten NSR-Katalysators gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur wird. Zu beachten ist hier, dass sich das bereits in dem ersten NSR-Katalysator gespeicherte NOx in dem ersten Modus in den zweiten Modus ändern kann, wenn die Temperatur des ersten NSR-Katalysators nach der NOx-Speicherung gleich oder höher als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird. Demzufolge gibt es in dem ersten NSR-Katalysator, dessen Temperatur gleich oder höher als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur geworden ist, eine Tendenz, dass das NOx in dem ersten NSR-Katalysator in dem ersten Modus gespeichert wird. Andererseits gibt es in dem ersten NSR-Katalysator, dessen Temperatur niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur geworden ist, eine Tendenz, dass das NOx in dem ersten NSR-Katalysator in dem zweiten Modus gespeichert wird. Dann wird in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NSR-Katalysators zumindest während eines Teils der Bestimmungszeitspanne niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird, ein Teil des gespeicherten NOx aus dem ersten NSR-Katalysator gespült, wenn das Fettspitzenverfahrenausgeführt wird. Demzufolge führt in diesem Fall, wie vorstehend genannt, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit aus. Damit kann das aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx in dem Nachstufen-Katalysator durch das von der Zufuhrsteuerung zugeführte Reduktionsmittel reduziert werden.
Dann wird das gespeicherte NOx des ersten Modus in dem gesamten gespeicherten NOx größer, wenn eine Zeitspanne, während welcher die Temperatur des ersten NSR-Katalysators innerhalb der Bestimmungszeitspanne niedriger wird als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur (nachstehend manchmal als eine „Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne“ bezeichnet), länger ist. Demzufolge wird sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, die NOX-Ausspülmenge in dem Fall, bei welchem die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne lang ist, größer im Vergleich mit dem Fall, bei welchem diese kurz ist. Somit steuert die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels so, dass diese in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, in der ausgeführten Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens größer wird, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger wird. Die Steuerung, um die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels auf diese Weise größer zu machen, wird nachstehend als eine „Zufuhrmengensteuerung“ bezeichnet. Dann führt die Zufuhrsteuereinheit diese Zufuhrmengensteuerung aus, wobei das Reduktionsmittel in einer der NOx-Ausspülmenge entsprechenden Menge dem Nachstufen-Katalysator zugeführt wird. Aus diesem Grund wird das aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren ausgespülte NOx auf eine angemessene Weise durch das Reduktionsmittel in dem Nachstufen-Katalysator reduziert. Als ein Ergebnis davon kann eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen aufgrund des aus dem ersten NSR-Katalysator gespülten NOx verschlechtern, bestmöglich unterdrückt werden.
Zusätzlich kann der Nachstufen-Katalysator ein NOx-Selektivreduktionskatalysator (SCR-Katalysator), der das NOx in dem Abgas durch zugeführtes Ammoniak reduziert, sein. Dann kann die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung ein Ammoniak-Vorprodukt oder Ammoniak zuführen und in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators zumindest während eines Teils der Bestimmungszeitspanne von der Fertigstellung der Ausführung des letzten Fettspitzenverfahrens bis zu der Anforderung der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird, kann die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung vor der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit ausführen. Bevor das NOx aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespült wird, kann demzufolge eine Ammoniak-Adsorptionsmenge in dem NOx-Selektivreduktionskatalysator im Voraus erhöht werden. Wenn NOx tatsächlich durch das Fettspitzenverfahren aus dem ersten NSR-Katalysator gespült wird, kann als ein Ergebnis das NOx in einer angemessenen Weise in dem NOx-Selektivreduktionskatalysator reduziert werden.
Des Weiteren kann die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrmengensteuerung ausführen, so dass die Ammoniak-Adsorptionsmenge in dem NOx-Selektivreduktionskatalysator (SCR-Katalysator) nach der Ausführung der Zufuhrmengensteuerung weniger wird als eine Schlupfentwicklungs-Adsorptionsmenge, bei welcher ein Ammoniak-Schlupf an dem NOx-Selektivreduktionskatalysator (SCR-Katalysator) auftritt. Demzufolge kann das aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx reduziert werden, während der Ammoniak-Schlupf aus dem NOx-Selektivreduktionskatalysator (SCR-Katalysator) unterdrückt wird.
Zusätzlich kann der Nachstufen-Katalysator ein zweiter NOx-Speicherreduktionskatalysator sein, der das NOx in dem Abgas durch Kraftstoffzugabe reduziert. Dann führt die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung Kraftstoff zu und in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators zumindest während eines Teils der Bestimmungszeitspanne von der Fertigstellung der Ausführung des letzten Fettspitzenverfahrens bis zur Anforderung der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens niedriger wird als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur, kann die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung simultan mit der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit ausführen. Als ein Ergebnis davon kann das aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx auf eine angemessene Weise in dem zweiten NOx-Speicherreduktionskatalysator reduziert werden.
Als Nächstes wird sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezogen. Es konnte gezeigt werden, dass das in dem ersten NSR-Katalysator gespeicherte NOx in dem ersten Modus, welches in der Beschreibung des vorstehend genannten ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, Nitrite sind und die Nitrite in das Speichermaterial des ersten NSR-Katalysators durch eine relativ schwache Adsorptionskraft gespeichert werden. Andererseits konnte gezeigt werden, dass das in dem ersten NSR-Katalysator gespeicherte NOx in dem zweiten Modus Nitrate sind und die Nitrate in das Speichermaterial des ersten NSR-Katalysators durch eine Adsorptionskraft, welche stärker als die der Nitrite ist, gespeichert werden. Wenn demzufolge das gespeicherte NOx aus dem Speichermaterial des ersten NSR-Katalysators durch das Fettspitzenverfahren freigesetzt wird, werden die in dem Speichermaterial gespeicherten Nitrite leichter freigesetzt als die in dem Speichermaterial gespeicherten Nitrate.
In Anbetracht dessen kann, wenn ein Verhältnis der Menge der in dem ersten NSR-Katalysator gespeicherten Nitrate (nachstehend manchmal auch als eine „Nitrat-Speichermenge“ bezeichnet) zu der NOx-Speichermenge als ein Nitratverhältnis definiert ist, sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, die NOX-Ausspülmenge in dem Fall, bei welchen das Fettspitzenverfahren in einem Zustand mit niedrigem Nitratverhältnis ausgeführt wird, größer werden im Vergleich mit dem Fall, bei welchem das Fettspitzenverfahren in einem Zustand mit hohem Nitratverhältnis ausgeführt wird.
Demzufolge weist die Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung auf: einen ersten NOX-Speicherreduktionskatalysator, der in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist; einen Nachstufen-Katalysator, der in dem Abgaskanal auf der Stromabwärts-Seite des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators angeordnet ist und NOx in einem Abgas durch ein zugeführtes Reduktionsmittel reduziert; eine Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung, die in dem Abgaskanal zwischen dem ersten NOx-Speicherreduktionskanal und dem Nachstufen-Katalysator angeordnet ist und das Reduktionsmittel dem Abgaskanal zuführt; eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Fettspitzenverfahren auszuführen, um zeitweise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines in den ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, zu ändern; eine Zufuhrsteuereinheit, die eingerichtet ist, eine Zufuhrsteuerung auszuführen, um durch Verwendung der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung dem Nachstufen-Katalysator das Reduktionsmittel zuzuführen; eine NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine NOx-Speichermenge zu berechnen, welche eine Menge des in dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator gespeicherten NOx ist; eine Nitrat-Speichermengen-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, basierend auf einer Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators eine Speichermenge der Nitrate zu berechnen, welche eine Menge von in dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator gespeicherten Nitrate ist; und eine Nitratverhältnis-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, basierend auf der durch die NOX-Speichermengen-Berechnungseinheit berechneten NOx-Speichermenge und der durch die Nitrat-Speichermengen-Berechnungseinheit berechneten Nitrat-Speichermenge ein Nitratverhältnis zu berechnen, welches ein Verhältnis der Nitrat-Speichermenge zu der NOx-Speichermenge ist. In Fällen, bei welchen das durch die Nitratverhältnis-Berechnungseinheit berechnete Nitratverhältnis niedriger als ein vorbestimmtes Bestimmungsverhältnis ist, wenn die Ausführung des Fettspitzenverfahrens angefordert ist, führt die Zufuhrsteuereinheit dann die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit aus und steuert die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels während der Zufuhrsteuerung basierend auf dem Nitratverhältnis.
Ob NOx einfach in Nitrite gewandelt und in dem ersten NSR-Katalysator gespeichert werden kann oder NOx einfach in Nitrate gewandelt und in dem ersten NSR-Katalysator gespeichert werden kann, ändert sich gemäß der Temperatur des ersten NSR-Katalysators. Demzufolge wird sich die Nitrat-Speichermenge gemäß der Temperatur des ersten NSR-Katalysators ändern. In Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, wenn die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ niedrig wird und die Nitrat-Speichermenge klein ist, wird das Nitratverhältnis dann niedriger im Vergleich mit dem Fall, wenn die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ hoch ist. Während der in der Beschreibung des vorstehend genannten ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bestimmungszeitspanne ist beispielsweise in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, das Nitratverhältnis tendenziell niedriger, wenn eine Zeitspanne, während welcher die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ niedrig ist, länger wird.
In Fällen, bei welchen das Nitratverhältnis niedriger als das vorbestimmte Bestimmungsverhältnis ist, wenn die Ausführung des Fettspitzenverfahrens angefordert ist, führt die Zufuhrsteuereinheit dann die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens aus und steuert die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung basierend auf dem Nitratverhältnis. Hier ist das vorbestimmte Bestimmungsverhältnis definiert als ein Verhältnis, bei welchem das aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx extrem klein wird, wenn das Nitratverhältnis gleich oder höher als das vorbestimmte Bestimmungsverhältnis wird. In Fällen, bei welchen die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens ausgeführt wird, kann die Zufuhrsteuereinheit dann die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung in dem Fall, bei welchem das Nitratverhältnis niedrig ist, größer machen als in dem Fall, bei welchem dieses hoch ist, sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist. Als Ergebnis davon kann sogar in dem Fall, bei welchem das Fettspitzenverfahren in einem Zustand mit niedrigem Nitratverhältnis ausgeführt wird, das aus dem ersten NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx reduziert werden, als in dem Fall, bei welchem das Fettspitzenverfahren in einem Zustand mit hohem Nitratverhältnis ausgeführt wird. Mit anderen Worten, es wird möglich, ein Auftreten einer Situation, bei welcher sich Abgasemissionen aufgrund des aus dem ersten NSR-Katalysator gespülten NOx verschlechtern, bestmöglich zu unterdrücken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen aufgrund des aus einem ersten NSR-Katalysator gespülten NOx verschlechtern, bestmöglich unterdrückt werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, welche die schematische Konstruktion eines Ansaugsystems und eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Ansicht, welche eine NOx-Konzentration in einem Abgas, welches aus der Brennkraftmaschine entladen wird und vor dem Einströmen in einen ersten NSR-Katalysator ist, eine NOx-Konzentration eines Abgases, welche nach dem ersten NSR-Katalysator und vor einem SCR-Katalysator ist, und eine NOx-Konzentration eines Abgases nach dem SCR-Katalysator darstellt.
3A ist eine Ansicht zur Erklärung eines NOx-Speichermodus in dem Fall, bei welchem die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ niedrig ist.
3B ist eine Ansicht zur Erklärung eines NOx-Speichermodus in dem Fall, bei welchem die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ hoch ist.
4 ist ein schematisches Diagramm, welches einen abgeschätzten NOx-Reduktionsmechanismus in dem ersten NSR-Katalysator darstellt.
5 ist eine Ansicht, welche einen Vergleich der NOx-Konzentration in dem Abgas nach dem ersten NSR-Katalysator und vor dem SCR-Katalysator zwischen einer Ausführung eines normalen Betriebs der Brennkraftmaschine und einem Betrieb, bei dem NOx aus dem ersten NSR-Katalysator gemäß der Ausführung eines Fettspitzenverfahrens gespült wird, darstellt.
6 ist ein Zeitdiagramm, welches die zeitlichen Änderungen einer NOx-Speichermenge, eines Anforderungs-Flags, eines Ausführ-Flags, einer NSR-Katalysatortemperatur, eines Niedrigtemperaturzählers, eines Sollwerts einer Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge, einer Ammoniak-Adsorptionsmenge und einer Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabedurchflussmenge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuerungsablauf gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine Ansicht, welche eine Korrelation zwischen dem Sollwert der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge und dem Niedrigtemperaturzähler darstellt.
9 ist ein Zeitdiagramm, welches die zeitlichen Änderungen einer NOx-Speichermenge, eines Anforderungs-Flags, eines Ausführ-Flags, einer NSR-Katalysatortemperatur, eines Hochtemperaturzählers, eines Sollwerts einer Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge, einer Ammoniak-Adsorptionsmenge und einer Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabedurchflussmenge gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuerungsablauf gemäß der Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist eine Ansicht, welche eine Korrelation zwischen dem Sollwert der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge und dem Hochtemperaturzähler darstellt.
12 ist eine Ansicht, welche die schematische Konstruktion eines Ansaugsystems und eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuerungsablauf gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
14 ist eine Ansicht, welche eine Korrelation zwischen einem Sollwert einer Kraftstoff-Zugabemenge und einem Niedrigtemperaturzähler darstellt.
15 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuerungsablauf gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend werden Modi (oder Ausführungsbeispiele) zum Ausführen der vorliegenden Erfindung im Detail exemplarisch mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Dimensionen, Materialien, Formen, Relativanordnungen und dergleichen von in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Komponenten sind jedoch nicht beabsichtigt, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung auf diese alleine zu beschränken, insbesondere so lange es keine spezifischen Aussagen gibt.
Erstes Ausführungsbeispiel
Konstruktion eines Ansaug- und Abgassystems einer Brennkraftmaschine
1 ist eine Ansicht, welche die schematische Konstruktion eines Ansaugsystems und eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine (Diesel-Motor). Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf eine Magerverbrennungs-Fremdzündungs-Brennkraftmaschine, welche als Kraftstoff Benzin oder dergleichen verwendet, angewandt werden.
Ein Ansaugkanal 2 und ein Abgaskanal 3 sind mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Ein Luftmassenmesser 4 ist in dem Ansaugkanal 2 angeordnet. Der Luftmassenmesser 4 dient zur Erfassung einer Menge von in die Brennkraftmaschine 1 gesaugter Ansaugluft. Auch ein Drosselklappenventil 5 ist in dem Ansaugkanal 2 stromabwärts des Luftmassenmessers 4 angeordnet. Das Drosselklappenventil 5 dient zur Steuerung der Ansaugluftmenge in die Brennkraftmaschine 1 durch Ändern des Kanalquerschnitts des Ansaugkanals 2.
In dem Abgaskanal 3 sind ein erster NOx-Speicherreduktionskatalysator 6 (nachstehend manchmal auch als ein „erster NSR-Katalysator 6“ bezeichnet) und ein NOX-Selektivreduktionskatalysator 8 (nachstehend manchmal auch als ein „SCR-Katalysator 8“ bezeichnet) als Abgasreinigungskatalysatoren angeordnet. Dann ist ein Kraftstoff-Zugabeventil 7 in dem Abgaskanal 3 auf der Stromaufwärts-Seite des ersten NSR-Katalysators 6 angeordnet. Der von dem Kraftstoffzugabe-Ventil 7 zugegebene Kraftstoff wird dem ersten NSR-Katalysator 6 zusammen mit dem Abgas zugeführt. Zusätzlich ist ein Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 in dem Abgaskanal 3 zwischen dem ersten NSR-Katalysator 6 und dem SCR-Katalysator 8 angeordnet. Das Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 dient zur Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung in das Abgas und die so zugegebene Harnstoff-Wasser-Lösung wird dem SCR-Katalysator 8 zugeführt. Mit anderen Worten, Harnstoff, welcher ein Vorprodukt von Ammoniak ist, wird dem SCR-Katalysator 8 zugeführt. Dann adsorbiert Ammoniak, welches durch die Hydrolyse des so zugeführten Harnstoffs produziert wird, in dem SCR-Katalysator 8. Das NOx in dem Abgas wird durch Verwenden dieses in den SCR-Katalysator 8 adsorbiertem Ammoniaks als ein Reduktionsmittel reduziert. Hier ist zu beachten, dass an Stelle des Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventils 9 ein Ammoniak-Zugabeventil, das zur Zugabe von Ammoniakgas in das Abgas dient, angeordnet sein kann. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht das Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 oder das Ammoniak-Zugabeventil einer Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung in der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich kann ein Filter zur Filterung von Feinstaubpartikeln (PM) in dem Abgas in dem Abgaskanal 3 angeordnet sein.
Zusätzlich sind ein erster NOx-Sensor 13 und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 14 in dem Abgaskanal 3 stromabwärts des Kraftstoff-Zugabeventils 7 und stromaufwärts des ersten NSR-Katalysators 6 angeordnet. Der erste NOx-Sensor 13 erfasst die NOx-Konzentration in dem in den ersten NSR-Katalysator 6 strömenden Abgas (nachstehend manchmal auch als ein „Einströmabgas“ bezeichnet). Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 14 erfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Einströmabgases. Darüber hinaus sind ein zweiter NOx-Sensor 15 und ein Temperatursensor 16 in dem Abgaskanal 3 zwischen dem ersten NSR-Katalysator 6 und dem SCR-Katalysator 8 angeordnet. Der zweite NOx-Sensor 15 erfasst die NOx-Konzentration in dem aus dem ersten NSR-Katalysator 6 strömenden Abgas (nachstehend manchmal auch als ein „Ausströmabgas“ bezeichnet). Der Temperatursensor 16 erfasst die Temperatur des Ausströmabgases. Des Weiteren ist ein dritter NOx-Sensor 17 in dem Abgaskanal 3 auf der Stromabwärts-Seite des SCR-Katalysators 8 angeordnet. Der dritte NOx-Sensor 17 erfasst die NOx-Konzentration in dem aus dem SCR-Katalysator 8 strömenden Abgas.
In der Brennkraftmaschine 1 ist in Kombination damit eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10 zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Der Luftmassenmesser 4, der erste NOx-Sensor 13, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 14, der zweite NOx-Sensor 15, der Temperatursensor 16 und der dritte NOx-Sensor 17 sind elektrisch mit der ECU 10 verbunden. Des Weiteren sind ein Kurbelwinkelsensor 11 und ein Gaspedalöffnungssensor 12 elektrisch mit der ECU 10 verbunden. Der Kurbelwinkelsensor 11 gibt ein Signal mit einer Korrelation mit einem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine 1 aus. Der Gaspedalöffnungssensor 12 gibt ein Signal mit einer Korrelation mit einem Öffnungswinkel eines Gaspedals eines Fahrzeugs, an welchem die Brennkraftmaschine 1 montiert ist, aus.
Dann werden Ausgabewerte und Signale dieser individuellen Sensoren an die ECU 10 eingegeben. Die ECU 10 leitet basierend auf dem Ausgabewert des Kurbelwinkelsensors 11 die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 ab. Ebenso leitet die ECU 10 basierend auf dem Ausgabewert des Gaspedalöffnungswinkelsensors 12 die Motorlast der Brennkraftmaschine 1 ab. Zusätzlich schätzt die ECU 10 basierend auf dem Ausgabewert des Luftmassenmessers 4 die Durchflussmenge des Abgases (nachstehend manchmal auch als eine „Abgasdurchflussmenge“ bezeichnet) ab und berechnet basierend auf der Abgasdurchflussmenge und dem Ausgabewert des ersten NOx-Sensors 13 die Durchflussmenge des in den ersten NSR-Katalysator 6 strömenden NOx (nachstehend manchmal auch als eine „NOx-Einströmdurchflussmenge“ bezeichnet) und berechnet basierend auf der Abgasdurchflussmenge und dem Ausgabewert des zweiten NOx-Sensors 15 die Durchflussmenge des aus dem ersten NSR-Katalysator 6 strömenden NOx (nachstehend manchmal auch als eine „NOx-Ausströmdurchflussmenge“ bezeichnet). Darüber hinaus schätzt die ECU 10 basierend auf dem Ausgabewert des Temperatursensors 16 die Temperatur des ersten NSR-Katalysators 6 (nachstehend manchmal auch als eine „NSR-Katalysatortemperatur“ bezeichnet) ab.
Des Weiteren sind Kraftstoffeinspritzventile (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1, das Drosselklappenventil 5, das Kraftstoff-Zugabeventil 7 und das Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 elektrisch mit der ECU 10 verbunden. Diese Teile werden durch die ECU 10 gesteuert. Hier führt die ECU 10 Verfahren zur zeitweisen Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den ersten NSR-Katalysator 6 strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, aus (nachstehend manchmal auch als „Fettspitzenverfahren“ bezeichnet). In diesem Ausführungsbeispiel führt die ECU 10 das Fettspitzenverfahren durch Kraftstoffzugabe in das von der Brennkraftmaschine 1 entladene Abgas unter Verwendung des Kraftstoff-Zugabeventils 7 aus. In diesem Ausführungsbeispiel gibt es jedoch keine auf solch einen Fall beschränkte Intention und die ECU 10 kann das Fettspitzenverfahren durch Verwenden bekannter Technologien ausführen. Beispielsweise kann die ECU 10 das Fettspitzenverfahren durch Bilden eines fetten Gemisches in einem Zylinder bei Verwenden eines Kraftstoffeinspritzventils (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine und durch Verbrennen des fetten Gemisches in dem Zylinder ausführen. Zu beachten ist hier, dass die ECU 10 als eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ausführen des Fettspitzenverfahrens arbeitet.
In der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel, welches den ersten NSR-Katalysator 6 und den SCR-Katalysator 8 hat, werden hier die NOx-Konzentrationen, welche durch den ersten NOx-Sensor 13, den zweiten NOx-Sensor 15 und den dritten NOx-Sensor 17 erfasst werden, basierend auf 2 erklärt. 2 ist eine Ansicht, welche die NOx-Konzentration in dem Abgas, welches aus der Brennkraftmaschine 1 entladen wird und vor dem Einströmen in den ersten NSR-Katalysator 6 ist (erfasst durch den ersten NOx-Sensor 13), die NOx-Konzentration des Abgases nach dem ersten NSR-Katalysator 6 und vor dem SCR-Katalysator 8 (erfasst durch den zweiten NOx-Sensor 15) und die NOx-Konzentration des Abgases nach dem SCR-Katalysator 8 (erfasst durch den dritten NOx-Sensor 17) in dem Fall, bei welchem das von der Brennkraftmaschine 1 entladene Abgas durch den Abgaskanal 3 hin zu der Stromabwärts-Seite strömt und dabei nacheinander den ersten NSR-Katalysator 6 und den SCR-Katalysator 8 durchquert, darstellt.
Wie in 2 gezeigt, wird das Meiste des von der Brennkraftmaschine 1 entladenen NOx (eine Konzentration C1) gespeichert oder durch den ersten NSR-Katalysator 6 reduziert, so dass die nach dem NSR-Katalysator 6 (und vor dem SCR-Katalysator 8) erfasste NOx-Konzentration auf eine Konzentration C2 abnimmt. Dieses NOx wird dann weiter durch den SCR-Katalysator 8 reduziert, so dass die NOx-Konzentration in dem Abgas nach dem SCR-Katalysator 8 (eine Konzentration C3) extrem klein wird.
Die ECU 10 gibt hier die Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgaskanal 3 durch Verwenden des Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventils 9 zu und führt dem SCR-Katalysator 8 durch Hydrolyse des Harnstoffs produziertes Ammoniak zu. Zu beachten ist hier, dass diese Steuerung nachstehend als „Zufuhrsteuerung“ bezeichnet wird. Diese Zufuhrsteuerung wird ausgeführt, wenn eine Adsorptionsmenge des Ammoniaks in dem SCR-Katalysator 8 (nachstehend manchmal auch als eine „Ammoniak-Adsorptionsmenge“ bezeichnet) durch die Reduktion des NOx in dem Abgas beispielsweise unter Verwendung des adsorbierten Ammoniaks in dem SCR-Katalysator 8 als das Reduktionsmittel abgenommen hat.
In der vorstehend genannten Abgasreinigungsvorrichtung führt dann die ECU 10 die Zufuhrsteuerung aus, so dass die Ammoniak-Adsorptionsmenge in der Nähe einer Adsorptionsmenge (eine Referenz-Adsorptionsmenge), welche eine der vorstehend genannten Konzentration C2 entsprechende NOx-Menge reduzieren kann, aufrechterhalten wird.
NOx-Speicher- und NOx-Reduktionsmechanismus in dem NSR-Katalysator
Wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, wird das Reduktionsmittel, wie z.B. HC, CO usw., dem ersten NSR-Katalysator 6 zugeführt. Dann kann das in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeicherte NOx (nachstehend manchmal auch als das „gespeicherte NOx“ bezeichnet) durch dieses Reduktionsmittel reduziert werden. Beispielsweise in Fällen, bei welchen das Fettspitzenverfahren durch die KraftstoffZugabe aus dem Kraftstoff-Zugabeventil 7 ausgeführt wird, kann das gespeicherte NOx hauptsächlich durch HC reduziert werden. Zusätzlich kann beispielsweise in Fällen, bei welchen das Fettspitzenverfahren durch in jedem Zylinder durchgeführte fette Verbrennung ausgeführt wird, das gespeicherte NOx hauptsächlich durch CO und HC reduziert werden.
Sogar wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, kann jedoch ein Teil des gespeicherten NOx, ohne reduziert zu werden, aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespült werden. Hier konnte gezeigt werden, dass, wenn das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespülte NOx unter Verwendung des SCR-Katalysators 8 reduziert wird, eine Situation, bei welcher das NOx nicht in einem ausreichenden Ausmaß reduziert werden kann, auftreten kann, da sich eine aus dem NSR-Katalysator durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx-Menge (nachstehend manchmal auch als eine „NOx-Ausspülmenge“ bezeichnet) ändert. Als Ergebnis vergangener Studien konnte der vorliegende Erfinder zeigen, dass solch eine Situation als Ergebnis eines NOx-Speichermodus in dem ersten NSR-Katalysator 6 auftritt. Das wird nachstehend erklärt. Hier ist zu beachten, dass die in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeicherte NOx-Menge (das gespeicherte NOx) nachstehend als eine „NOx-Speichermenge“ bezeichnet wird.
Ein für einen NOx-Speichermechanismus in dem ersten NSR-Katalysator 6 abgeschätzter und durch den vorliegenden Erfinder neu berücksichtigter Mechanismus wird basierend auf 3A und 3B erklärt. 3A und 3B sind Ansichten zur Erklärung des NOx-Speichermodus in dem ersten NSR-Katalysator 6.
Hier wird der NOx-Speichermodus erklärt, indem ein Fall, bei welchem in dem ersten NSR-Katalysator 6 Aluminiumoxid (Al₂O₃) als ein Träger, Pt als ein Edelmetall-Katalysator und Ba als ein NOx-Speichermaterial verwendet werden, veranschaulicht wird. In dem NSR-Katalysator 6 wird NOx, welches veranlasst wurde mit Sauerstoff in der Anwesenheit von Pt, das die Reaktion zwischen NOx und Sauerstoff fördert, zu reagieren, in Ba gespeichert. Hier konnte neu gezeigt werden, dass, wenn NOx in Ba gespeichert wird, sich dessen Speichermodus mit der Temperatur des ersten NSR-Katalysators 6 ändert.
3A ist eine Ansicht zur Erklärung des NOx-Speichermodus in dem Fall, bei welchem die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ niedrig ist (z.B. 250-300 °C). In einem in 3A gezeigten Beispiel wird das in den ersten NSR-Katalysator 6 eingeströmte NOx veranlasst, mit Sauerstoff in Anwesenheit von Pt zu reagieren. In diesem Fall wird das NOx zu Nitrit (NO₂ ^-). Dann werden die Nitrite durch eine relativ schwache Adsorptionskraft in Ba gespeichert.
Andererseits ist 3B eine Ansicht zur Erklärung des NOx-Speichermodus in dem Fall, bei welchem die Temperatur des ersten NSR-Katalysators relativ hoch ist (z.B. 350-400°C). In einem in 3B gezeigten Beispiel, wird, ähnlich zu dem in 3A gezeigten Beispiel, auch das in den ersten NSR-Katalysator 6 eingeströmte NOx veranlasst, mit Sauerstoff in Anwesenheit von Pt zu reagieren, um dabei Nitrite (NO₂ ^-) zu erzeugen, und als ein Ergebnis davon werden die so erzeugten Nitrite durch eine relativ schwache Adsorptionskraft in Ba gespeichert. Hier konnte gezeigt werden, dass in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NSR-Katalysators 6 relativ hoch ist, ein Teil der in Ba gespeicherten Nitrite weiter veranlasst wrid, mit Sauerstoff zu reagieren und dabei zu Nitrat (NO₃ ^-) zu werden, welches dann in Ba durch eine relativ starke Adsorptionskraft gespeichert wird. Hier ist zu beachten, dass sich die Reaktionstemperatur, bei welcher eine Reaktion von Nitriten zu Nitraten verläuft, mit dem Verschleißzustand von Pt, usw., welches die Reaktion von NOx mit Sauerstoff fördert, ändern kann. Wenn sich das Pt beispielsweise verschlechtert, wird die vorstehend genannte Reaktionstemperatur tendenziell hoch.
Somit ändert sich der NOx-Speichermodus in dem ersten NSR-Katalysator 6 gemäß der Temperatur des ersten NSR-Katalysators 6. Hier ist zu beachten, dass das gespeicherte NOx (das in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeicherte NOx), wie vorstehend beschrieben, Nitrate und Nitrite enthält. Demzufolge ist die NOx-Speichermenge die Menge von in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeicherten Nitriten und Nitraten.
Wenn dann das gespeicherte NOx durch die Ausführung des Fettspitzenverfahrens reduziert wird, wird das gespeicherte NOx einmalig von dem Ba freigesetzt und reagiert dann in Anwesenheit von Pt mit dem Reduktionsmittel, wobei das NOx in dem ersten NSR-Katalysator 6 zu N₂ reduziert wird. Das ist durch schematische Diagramme veranschaulicht, welche den geschätzten Reduktionsmechanismus von NOx in dem ersten NSR-Katalysator 6 zu dem Zeitpunkt der Ausführung des in 4 dargestellten Fettspitzenverfahrens dargestellt. In 4 zeigen die schematischen Diagramme in der oberen und unteren Reihe jeweils Zustände vor und während der Ausführung des Fettspitzenverfahrens.
Wie in der oberen Reihe von 4 gezeigt, sind Nitrite und Nitrate in dem Speichermaterial Ba gespeichert. Wenn dann CO als das Reduktionsmittel einem solchen ersten NSR-Katalysator 6 zugeführt wird, werden die Nitrite einmalig von dem Ba freigesetzt und durch das Reduktionsmittel zu NO reduziert, wie in der unteren Reihe von 4 gezeigt. Andererseits wird ein Teil der Nitrate zu Nitriten reduziert, welche von Ba freigesetzt werden können, aber der Großteil der Nitrate bleibt tendenziell weiter in Ba gespeichert. Mit anderen Worten, die Nitrite werden einfach von Ba freigesetzt, aber die Nitrate werden schwer von Ba freigesetzt. Demzufolge wird in Fällen, bei welchen die Menge der Nitrite, welche einfach von Ba freigesetzt werden, in dem gespeicherten NOx groß ist, das gespeicherte NOx einfach reduziert, aber in Fällen, bei welchen die Menge der Nitrate, welche schwer von Ba freigesetzt werden, in dem gespeicherten NOx groß, wird andererseits das gespeicherte NOx schwer zu reduzieren.
Darüber hinaus kann, wie vorstehend beschrieben, sogar, wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, ein Teil des gespeicherten NOx, ohne reduziert zu werden, aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespült werden. Ein Vergleich der NOx-Konzentration in dem Abgas nach dem ersten NSR-Katalysator 6 und vor dem SCR-Katalysator 8 zwischen einer Ausführung eines normalen Betriebs der Brennkraftmaschine 1 (ähnlich der in der vorstehend genannten 2 gezeigten NOx-Konzentration) und, wenn NOx aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens gespült wird, ist in 5 dargestellt. Wie in 5 gezeigt, wird, wenn der normale Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt wird, der Großteil des von der Brennkraftmaschine 1 entladenen NOx (der Konzentration C1) durch den ersten NSR-Katalysator 6 gespeichert und vor dem SCR-Katalysator 8 auf die Konzentration C2 abgesenkt. Andererseits, unter der Annahme, dass das Fettspitzenverfahren während eines Leerlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt wird, wird die Konzentration des von der Brennkraftmaschine 1 entladenen NOx zu diesem Zeitpunkt zu C1', was kleiner als C1 ist. Wenn hier NOx aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens gespült wird, wird die nach dem ersten NSR-Katalysator 6 und vor dem SCR-Katalysator 8 erfasste NOx-Konzentration zu C2', was größer als C2 ist. In Fällen, bei welchen die NOx-Konzentration nach dem ersten NSR-Katalysator 6 und vor dem SCR-Katalysator 8 ansteigt, wenn die Ammoniak-Adsorptionsmenge in der Nähe der Adsorptionsmenge (die Referenz-Adsorptionsmenge), welche die der Konzentration C2 entsprechende NOx-Menge reduzieren kann, gehalten wird, gibt es Bedenken, dass das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespülte NOx in dem SCR-Katalysator 8 nicht in einem ausreichenden Maße reduziert werden kann.
Sogar wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, wird des Weiteren die einfach von Ba freizusetzende Nitritmenge in dem gespeicherten NOx tendenziell umso größer, je größer die NOx-Ausspülmenge wird. Im Gegensatz dazu wird sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, die schwer von Ba freizusetzende Nitratmenge in dem gespeicherten NOx tendenziell umso größer, je kleiner die NOx-Ausspülmenge wird. Wenn dann das aus dem ersten NSR-Katalysator gespülte NOx durch Verwenden des SCR-Katalysators 8 reduziert wird, gibt es Bedenken, dass sich Abgasemissionen verschlechtern können, wenn eine solche Situation nicht berücksichtigt wird.
Zufuhrmengensteuerung
Hier ist die vorbestimmte Bestimmungstemperatur als eine Temperatur definiert, bei welcher NOx in Nitrate umgewandelt und in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeichert werden kann, wenn die NSR-Katalysatortemperatur gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur wird. In Fällen, bei welchen die NSR-Katalysatortemperatur zumindest während einem Teil der Bestimmungszeitspanne niedriger als die Bestimmungstemperatur wird, wird NOx in Nitrite umgewandelt und in dem NSR-Katalysator 6 gespeichert werden. Als ein Ergebnis wird, wenn das aktuelle Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, ein Teil des gespeicherten NOx aus dem NSR-Katalysator 6 gespült. Demzufolge führt in diesem Fall die ECU 10 die Zufuhrsteuerung gemäß dem Fettspitzenverfahren aus. Damit kann das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx durch das durch die Zufuhrsteuerung in dem SCR-Katalysator 8 zugeführte Ammoniak reduziert werden.
Dann werden die Nitrite in dem gesamten gespeicherten NOx größer, wenn eine Zeitspanne, während welcher die NSR-Katalysatortemperatur während der Bestimmungszeitspanne niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird (nachstehend manchmal auch als eine „Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne“ bezeichnet), länger ist. Demzufolge wird sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, die NOx-Ausspülmenge größer in dem Fall, bei welchem die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne lang ist, im Vergleich mit dem Fall, bei welchem diese kurz ist. Somit steuert die ECU 10 so, dass in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführten Zufuhrsteuerung größer wird, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger wird. Zu beachten ist hier, dass die Steuerung, um die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels auf diese Weise größer zu machen, nachstehend als eine „Zufuhrmengensteuerung“ bezeichnet wird. In diesem Ausführungsbeispiel führt die ECU 10 die Zufuhrmengensteuerung durch Vergrößern einer Menge von Harnstoff (eine Harnstoff-Wasser-Lösung-Zufuhrmenge), welcher von dem Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 zugegeben wird, aus. Als ein Ergebnis davon wird das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 durch das Fettspitzenverfahren ausgespülte NOx auf eine angemessene Weise durch das durch Hydrolyse des Harnstoffs in dem SCR-Katalysator 8 erzeugte Ammoniak reduziert, was es ermöglicht, ein Auftreten einer Situation, bei welcher sich Abgasemissionen verschlechtern, bestmöglich zu unterdrücken. Zu beachten ist hier, dass die ECU 10 als eine Zufuhrsteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet, indem sie die Zufuhrsteuerung und die Zufuhrmengensteuerung ausführt.
Hier wird kurz unter Verwendung eines in 6 gezeigten Zeitdiagramms das in diesem Ausführungsbeispiel durch die ECU 10 ausgeführte Steuerverfahren erklärt. 6 ist das Zeitdiagramm, welches die zeitlichen Änderungen einer NOx-Speichermenge NOxsum, eines Anforderungs-Flags flr, welches ein Flag zur Anzeige, ob die Ausführung des Fettspitzenverfahrens angefordert ist, ist, eines Ausführ-Flags fle, welches ein Flag zur Anzeige, ob das Fettspitzenverfahren ausgeführt wurde, ist, eines Niedrigtemperaturzählers Mc, welcher ein Zähler zum Zählen einer Zeitspanne, bei welcher die NSR-Katalysatortemperatur niedriger als die Bestimmungstemperatur wird, ist, eines Sollwerts Quad der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge (nachstehend manchmal auch als ein „Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert“ bezeichnet), welche durch die gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführten Zufuhrsteuerung von dem Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 zugegeben werden soll, einer Ammoniak-Adsorptionsmenge Qan und einer Zugabedurchflussmenge Fr der von dem Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 zuzugebenden Harnstoff-Wasser-Lösung (nachstehend manchmal auch als eine „Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabedurchflussmenge“ bezeichnet) darstellt. Zu beachten ist hier, dass in der in 6 gezeigten Steuerung dieses Ausführungsbeispiels, wenn die NOx-Speichermenge eine Referenzmenge NOxth erreicht, eine Ausführanforderung des Fettspitzenverfahrens erfüllt ist. Hier ist die Referenzmenge NOxth ein Schwellenwert, welcher die Erfüllung der Ausführanforderung des Fettspitzenverfahrens bestimmt.
In der in 6 gezeigten Steuerung wird, ähnlich zu der konventionellen Technologie, die Zufuhrsteuerung ausgeführt, so dass die Ammoniak-Adsorptionsmenge in der Nähe der Referenzadsorptionsmenge Qanb gehalten wird. Die Zufuhrsteuerung wird insbesondere durch Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung bei einer Durchflussmenge Fr1 zu einem Zeitpunkt t1, bei welchem die Ammoniak-Adsorptionsmenge eine untere Grenzadsorptionsmenge Qanth wird, für eine vorbestimmte Zeitspanne ausgeführt. In diesem Fall wird die Ammoniak-Adsorptionsmenge erhöht und die Ammoniak-Adsorptionsmenge kann in der Nähe der Referenzadsorptionsmenge Qanb gehalten werden.
Dann zu einem Zeitpunkt t2, bei welchem die NOx-Speichermenge zu der Referenzmenge NOxth wird, ist die Ausführanforderung des Fettspritzenverfahrens erfüllt und das Anforderungs-Flag wird auf AN gesetzt. Während einer Zeitspanne vor dem Zeitpunkt t2 wurde hier die NSR-Katalysatortemperatur nicht niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth. Aus diesem Grund wurde der Niedrigtemperaturzähler zu dem Zeitpunkt t2 zu 0. Mit anderen Worten die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne wird 0. Zu beachten ist hier, dass die Bestimmungstemperatur Tcth als eine Temperatur definiert ist, bei welcher NOx in Nitrate umgewandelt und in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeichert werden kann, wenn die NSR-Katalysatortemperatur, wie vorstehend genannt, gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth wird. In diesem Fall wird die Zufuhrsteuerung nicht gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführt. Aus diesem Grund wird das Ausführ-Flag zu dem Zeitpunkt t2, zu welchem das Anforderungs-Flag auf AN gesetzt wird, auch auf AN gesetzt und das Fettspitzenverfahren wird von dem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3 ausgeführt. Zu beachten ist hier, dass die NOx-Speichermenge eine Menge in der Nähe von 0 wird, wenn die Ausführung des Fettspitzenverfahrens fertiggestellt ist.
Mit Fokus auf einer Bestimmungszeitspanne (d.h. eine Zeitspanne von dem Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t6) von der Fertigstellung der bei dem Zeitpunkt t2 gestarteten Ausführung des Fettspitzenverfahrens (d.h. das letzte Fettspitzenverfahren) bis zu der bei einem Zeitpunkt t6 erfüllten Ausführanforderung des Fettspitzenverfahrens (d.h. das aktuelle Fettspitzenverfahren) ist hier die NSR-Katalysatortemperatur während einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt t4 bis zu einem Zeitpunkt t5, wie in 6 gezeigt, niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth. In diesem Fall wird bei dem Zeitpunkt t4 die Zeitzählung durch den Niedrigtemperaturzähler gestartet und bei dem Zeitpunkt t5 wird der Niedrigtemperaturzähler zu M1. Wenn dann der Wert des Niedrigtemperaturzählers erhöht wird, z.B. wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger wird, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert von 0 vergrößert und der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert wird zu Quad1 zu dem Zeitpunkt t5. Zu beachten ist hier, dass während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t6 die NSR-Katalysatortemperatur gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth ist und die Zeitzählung durch den Niedrigtemperaturzähler nicht ausgeführt wird.
Dann ist bei einem Zeitpunkt t6, bei welchem das Anforderungs-Flag auf AN gesetzt ist, der Niedrigtemperaturzähler M1, d.h. die NSR-Katalysatortemperatur ist niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth zumindest während eines Teils der Bestimmungszeitspanne, so dass die Zufuhrsteuerung gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Zufuhrsteuerung unmittelbar vor der Ausführung des Fettspitzenverfahrens ausgeführt und die Ammoniak-Adsorptionsmenge wird im Voraus vor der Ausführung des Fettspitzenverfahrens erhöht. Die Zufuhrsteuerung wird insbesondere durch Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung bei der Durchflussmenge Fr1 für eine Zeitspanne Δt1 ab dem Zeitpunkt t6 ausgeführt, wie in 6 gezeigt. Diese Zeitspanne Δt1 ist auf eine solche Weise festgesetzt, dass die Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge zu Quad1 wird. Dann wird bei einem Zeitpunkt t7, bei welchem die Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabe in der Menge von Quad1 fertiggestellt ist, das Ausführ-Flag auf AN gesetzt und das Fettspitzenverfahren wird ausgeführt. In diesem Fettspitzenverfahren wird NOx, wie vorstehend genannt, aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespült, aber die Ammoniak-Adsorptionsmenge wurde, wie in 6 gezeigt, im Voraus vor der Ausführung des Fettspitzenverfahrens erhöht, so dass das NOx auf eine angemessene Weise durch das in dem SCR-Katalysator 8 adsorbierte Ammoniak reduziert werden kann. Zu beachten ist hier, dass, wenn die Ausführung des Fettspitzenverfahrens fertiggestellt ist, der Niedrigtemperaturzähler mit 0 initialisiert wird und der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert dementsprechend auch mit 0 initialisiert wird.
Mit Fokus auf eine Bestimmungszeitspanne von der Fertigstellung der bei dem Zeitpunkt t7 gestarteten Ausführung des Fettspitzenverfahrens bis zu einer erfüllten Ausführanforderung des Fettspitzenverfahrens bei einem Zeitpunkt t10 (d.h. eine Zeitspanne von einem Zeitpunkt t8 bis zu dem Zeitpunkt t10) ist andererseits die NSR-Katalysatortemperatur während einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt t9 bis zu einem Zeitpunkt t10, wie in 6 gezeigt, niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth. In diesem Fall wird bei dem Zeitpunkt t9 die Zeitzählung durch den Niedrigtemperaturzähler gestartet und bei dem Zeitpunkt t10 wird der Niedrigtemperaturzähler zu M2. Dann wird bei dem Zeitpunkt t2 der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert dementsprechend zu Quad2.
Dann ist bei dem Zeitpunkt t10, bei welchem das Anforderungs-Flag auf AN gesetzt ist, der Niedrigtemperaturzähler M2, so dass die Zufuhrsteuerung durch Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung bei der Durchflussmenge Fr1 für eine Zeitspanne Δt2 ab dem Zeitpunkt t10 ausgeführt wird. Diese Zeitspanne Δt2 ist so bestimmt, dass die Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge Quad2 wird. Dann wird bei einem Zeitpunkt t11, bei welchem die Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabe in der Menge von Quad2 fertiggestellt ist, das Ausführ-Flag auf AN gesetzt und das Fettspitzenverfahren wird ausgeführt. Hier ist der Wert M2 des Niedrigtemperaturzählers zu dem Zeitpunkt t10 größer als der Wert M1 des Niedrigtemperaturzählers bei dem Zeitpunkt t6. Mit anderen Worten, die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne in einer Bestimmungszeitspanne von dem Zeitpunkt t8 bis zu dem Zeitpunkt t10 ist länger als die in einer Bestimmungszeitspanne von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t6. Demzufolge werden in der Bestimmungszeitspanne von dem Zeitpunkt t8 bis zu dem Zeitpunkt t10 Nitrate einfacher in dem NSR-Katalysator 6 gespeichert als in der Bestimmungszeitspanne von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t6. Mit anderen Worten, sogar wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, wird die NOx-Ausspülmenge in dem zu dem Zeitpunkt t11 gestarteten Fettspitzenverfahren größer als die NOx-Ausspülmenge in dem zu dem Zeitpunkt t7 gestarteten Fettspitzenverfahren. Demzufolge wird die Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge Quad2 in der zu dem Zeitpunkt t10 gestarteten Zufuhrsteuerung größer als die Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemenge Quad1 in der zu dem Zeitpunkt t6 gestarteten Zufuhrsteuerung. Mit anderen Worten, die Zufuhrmengensteuerung wird ausgeführt. Als ein Ergebnis davon wird es möglich, aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespültes NOx angemessen zu reduzieren.
In diesem Ausführungsbeispiel wird somit in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführten Zufuhrsteuerung größer, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger wird. Als ein Ergebnis davon, wird das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespülte NOx auf eine angemessene Weise reduziert, was eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen verschlechtern, bestmöglich unterdrückt.
Als Nächstes wird ein Steuerungsablauf oder eine in diesem Ausführungsbeispiel ausgeführte Routine basierend auf 7 beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, welches den Steuerungsablauf oder die Routine gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird diese Routine wiederholt bei einem vorbestimmten Betriebsintervall oder Zeitspanne Δt durch die ECU 10 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt.
In dieser Routine wird zuerst bei Schritt S101 die NSR-Katalysatortemperatur Tc erhalten. Bei Schritt S101 wird die NSR-Katalysatortemperatur basierend auf dem Ausgabewert des Temperatursensors 16 berechnet. Alternativ kann die NSR-Katalysatortemperatur Tc bei Schritt S101 basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast der Brennkraftmaschine 1 abgeschätzt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann in Fällen, bei welchen Kraftstoff von dem Kraftstoff-Zugabeventil 7 zugegeben wird, die NSR-Katalysatortemperatur Tc unter Berücksichtigung einer Menge an Wärmeerzeugung des zugegebenen Kraftstoffs abgeschätzt werden.
Anschließend wird bei Schritt S102 die Abgasdurchflussmenge Ga erhalten. Bei Schritt S102 wird die Abgasdurchflussmenge Ga basierend auf dem Ausgabewert des Luftmassenmessers 4 berechnet.
Danach wird bei Schritt S103 eine Änderungsmenge des NOx in dem ersten NSR-Katalysator 6 (nachstehend manchmal auch einfach als eine „Änderungsmenge“ bezeichnet) NOxch bis zu dem vorliegenden Zeitpunkt, nachdem diese Routine zuletzt ausgeführt wird, berechnet. Bei Schritt S103 wird die NOx-Einströmdurchflussmenge basierend auf der in Schritt S102 erhaltenen Abgasdurchflussmenge Ga und dem Ausgabewert des ersten NOx-Sensors 13 berechnet. Zusätzlich wird die NOx-Ausströmdurchflussmenge basierend auf der Abgasdurchflussmenge Ga und dem Ausgabewert des zweiten NOx-Sensors 15 berechnet. Darüber hinaus wird die Änderungsmenge des NOx in dem ersten NSR-Katalysator 6 pro Zeiteinheit durch Addition der NOx-Einströmdurchflussmenge und der NOx-Ausströmdurchflussmenge berechnet. Dann wird die Änderungsmenge NOxch durch Multiplikation der Änderungsmenge des NOx pro Zeiteinheit mit der Betriebszeitspanne Δt berechnet.
Dann wird bei Schritt S104 die NOx-Speichermenge NOxsum berechnet. Bei Schritt S104 wird die NOx-Speichermenge NOxsum durch Addition der bei Schritt S103 berechneten Änderungsmenge NOxch zu der NOx-Speichermenge NOxsum berechnet. Zusätzlich arbeitet die ECU 10 als eine NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ausführen der Verfahrensschritte S103 und S104.
Anschließend wird bei Schritt S105 bestimmt, ob die bei Schritt S101 berechnete NSR-Katalysatortemperatur Tc niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth ist. Zu beachten ist hier, dass die Bestimmungstemperatur Tcth wie vorstehend genannt definiert ist. Dann geht die Routine der ECU 10 in Fällen, bei welchen bei Schritt S105 positiv entschieden wird, zu dem Verfahrensschritt S106, wohingegen in Fällen, bei welchen bei Schritt S105 negativ entschieden wird, die Routine der ECU 10 zu dem Verfahrensschritt S107 geht.
In Fällen, bei welchen bei Schritt S105 positiv entschieden wird, wird dann bei Schritt S106 der Niedrigtemperaturzähler Mc um 1 erhöht. Mit anderen Worten, wird bei Schritt S106 eine Zeitspanne, während welcher die NSR-Katalysatortemperatur Tc niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, gezählt.
Anschließend wird bei Schritt S107 bestimmt, ob die in Schritt S104 berechnete NOx-Speichermenge NOxsum zu der Referenzmenge NOxth wird. Hier ist die Referenzmenge NOxth ein Schwellenwert, welcher die Erfüllung der Ausführanforderung des Fettspitzenverfahrens, wie vorstehend genannt, bestimmt. Dann geht die Routine der ECU 10 in Fällen, bei welchen bei Schritt S107 positiv entschieden wird, zu dem Verfahrensschritt S108, wohingegen in Fällen, bei welchen bei Schritt S107 negativ entschieden wird, die Ausführung dieser Routine beendet wird.
In Fällen, bei welchen bei Schritt S107 positiv entschieden wird, wird dann bei Schritt S108 bestimmt, ob der Niedrigtemperaturzähler Mc größer als 0 ist. Mit anderen Worten, es wird bestimmt, ob die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger als 0 ist. Dann ist dies in Fällen, bei welchen bei Schritt S108 positiv entschieden wird, ein Fall, bei welchem die NSR-Katalysatortemperatur zumindest während einem Teil der Bestimmungszeitspanne niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, und die Routine der ECU 10 geht zu dem Verfahrensschritt S109. In Fällen, bei welchen bei Schritt S108 negativ entschieden wird, ist dies andererseits ein Fall, bei welchem die NSR-Katalysatortemperatur während der gesamten Bestimmungszeitspanne gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, und die Routine der ECU 10 geht zu dem Verfahrensschritt S112.
In Fällen, bei welchen bei Schritt S108 positiv entschieden wird, wird dann bei Schritt S109 der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad berechnet. Bei Schritt S109 wird basierend auf dem Niedrigtemperaturzähler Mc der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad berechnet. Insbesondere haben der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad und der Niedrigtemperaturzähler Mc eine Korrelation miteinander, wie in 8 gezeigt. Diese Korrelation wurde im Voraus in einem ROM der ECU 10 als eine Funktion oder ein Kennfeld gespeichert und bei Schritt S109 wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad basierend auf der Korrelation und dem bei Schritt S106 gezählten Wert des Niedrigtemperaturzählers Mc berechnet. Wenn der Wert des Niedrigtemperaturzählers Mc gleich 0 ist, wird der auf diese Weise berechnete Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad, wie in 8 gezeigt, zu 0. Dann wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad vergrößert, wenn der Wert des Niedrigtemperaturzählers Mc größer als 0 wird. Mit anderen Worten, in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge NOxsum gleich der Referenzmenge NOxth ist, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad größer, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger ist.
Anschließend wird bei Schritt S110 die Harnstoff-Wasser-Lösung von dem Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 zugegeben. Damit wird die Ammoniak-Adsorptionsmenge im Voraus vor der Ausführung des Fettspitzenverfahrens erhöht. Danach wird bei Schritt S111 bestimmt, ob die Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung von dem Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventil 9 fertiggestellt ist. Insbesondere wird bei Schritt S111 bestimmt, ob die Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung in der Menge des bei Schritt S109 berechneten Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwerts Quad fertiggestellt ist. Dann geht die Routine der ECU 10 in Fällen, bei welchen bei Schritt S111 positiv entschieden wird, zu dem Verfahrensschritt S112, wohingegen in Fällen, bei welchen bei Schritt S111 negativ entschieden wird, die Routine der ECU 10 zu dem Verfahrensschritt S110 zurückkehrt.
In Fällen, bei welchen bei Schritt S111 positiv entschieden wird, oder in Fällen, bei welchen bei Schritt S108 negativ entschieden wird, wird dann bei Schritt S112 das Fettspitzenverfahren ausgeführt. Bei Schritt S112 wird das Fettspitzenverfahren durch Kraftstoffzugabe in das von der Brennkraftmaschine 1 entladene Abgas mittels dem Kraftstoff-Zugabeventil 7 ausgeführt. Wie vorstehend genannt, kann das Fettspitzenverfahren jedoch auch durch Durchführung einer Fettverbrennung in einem Zylinder ausgeführt werden.
Anschließend werden bei Schritt S113 die NOx-Speichermenge NOxsum und der Wert des Niedrigtemperaturzählers Mc mit 0 initialisiert. Dann wird nach dem Verfahrensschritt S113 die Ausführung dieser Routine beendet.
In diesem Ausführungsbeispiel führt die ECU 10 den vorstehend genannten Steuerungsablauf aus, wobei sogar, wenn NOx aus dem ersten NSR-Katalysator 6 die Ausführung des Fettspitzenverfahrens begleitend gespült wird, das NOx in dem SCR-Katalysator 8 auf eine angemessene Weise reduziert wird. Als ein Ergebnis davon kann eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen verschlechtern, bestmöglich unterdrückt werden.
Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels
Als Nächstes wird auf eine Modifikation des vorstehend genannten ersten Ausführungsbeispiels hingewiesen. Zu beachten ist hier, dass in dieser Modifikation eine detaillierte Erklärung der im Wesentlichen gleichen Konstruktion und des im Wesentlichen gleichen Steuerverfahrens als in dem ersten Ausführungsbeispiel weggelassen wird.
Es wird kurz auf das durch die ECU 10 in dieser Modifikation ausgeführte Steuerverfahren unter Verwendung eines in 9 gezeigten Zeitdiagramms hingewiesen. 9 ist das Zeitdiagramm, welches die zeitlichen Änderungen einer NOx-Speichermenge NOxsum, eines Anforderungs-Flags flr, eines Ausführ-Flags fle, einer NSR-Katalysatortemperatur Tc, eines Hochtemperaturzählers Nc, welcher einer Zähler zur Zählung einer Zeitspanne ist, während welcher die NSR-Katalysatortemperatur gleich oder höher als eine Bestimmungstemperatur ist, eines Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwerts Quad, einer Ammoniak-Adsorptionsmenge Qan und einer Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabedurchflussmenge Fr gemäß dieser Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels darstellt. In dieser Modifikation wird im Gegensatz zu der vorstehend genannten 6 des ersten Ausführungsbeispiels eine Zeitspanne, während welcher die NSR-Katalysatortemperatur gleich oder höher als eine Bestimmungstemperatur Tcth ist, gezählt. Dann wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert basierend auf dem Wert des Hochtemperaturzählers berechnet.
In der in 9 gezeigten Steuerung ist die NSR-Katalysatortemperatur während der gesamten Bestimmungszeitspanne von der Fertigstellung der Ausführung des letzten Fettspitzenverfahrens bis zu einer erfüllten Ausführanforderung des Fettspitzenverfahrens bei einem Zeitpunkt t2 (aktuelles Fettspitzenverfahren) gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur. Somit wird in Fällen, bei welchen die NSR-Katalysatortemperatur während der gesamten Bestimmungszeitspanne gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, der Hochtemperaturzähler auf Nmax gesetzt. Wenn dann der Hochtemperaturzähler auf Nmax gesetzt ist, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert zu 0. Aus diesem Grund wird zu dem Zeitpunkt t2, bei welchem das Anforderungs-Flag auf AN gesetzt wird, auch das Ausführ-Flag auf AN gesetzt und das Fettspitzenverfahren wird von dem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3 ausgeführt. Zu beachten ist hier, dass, wenn die Ausführung des Fettspitzenverfahrens fertiggestellt ist, der Hochtemperaturzähler mit 0 initialisiert wird und der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert dementsprechend auch mit einem Zugabemengen-Sollmaximalwert Quadmax initialisiert wird. Hier ist der Zugabemengen-Sollmaximalwert Quadmax ein Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert in dem Fall, bei welchem die NSR-Katalysatortemperatur während der gesamten Bestimmungszeitspanne niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth wird. Dieser Zugabemengen-Sollmaximalwert Quadmax ist der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert, bei welchem die Ammoniak-Adsorptionsmenge nach der gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführten Ausführung der Zufuhrsteuerung auf ein Maximum innerhalb eines Bereichs gesetzt wird, welcher niedriger als eine Adsorptionsmenge (eine Schlupfentwicklungs-Adsorptionsmenge) ist, bei welcher der Ammoniakschlupf aus dem SCR-Katalysator 8 startet. Demzufolge wird in Fällen, bei welchen die NSR-Katalysatortemperatur während der gesamten Bestimmungszeitspanne niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth angenommen wird, der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert auf den Zugabemengen-Sollmaximalwert Quadmax gesetzt, wobei die Ammoniak-Adsorptionsmenge vor der Ausführung des Fettspitzenverfahrens größtmöglich werden kann, während der Ammoniakschlupf von dem SCR-Katalysator 8 unterdrückt wird.
Mit Fokus auf eine Bestimmungszeitspanne von einem Zeitpunkt t3 zu einem Zeitpunkt t6 ist, wie in 9 gezeigt, die NSR-Katalysatortemperatur während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t4 und einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t6 gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth. In diesem Fall wird während dieser Zeitspannen die Zeitzählung durch den Hochtemperaturzähler durchgeführt und bei dem Zeitpunkt t6 wird der Hochtemperaturzähler N1. Wenn dann der Wert des Hochtemperaturzählers erhöht wird, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert von dem Zugabemengen-Sollmaximalwert Quadmax verringert und der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert wird zu Quad1 zu dem Zeitpunkt t6. Dann wird die Zufuhrsteuerung durch Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung bei der Durchflussmenge Fr1 für eine Zeitspanne Δt1 ab dem Zeitpunkt t6 ausgeführt und bei einem Zeitpunkt t7, bei welchem die Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung in der Menge von Quad1 fertiggestellt ist, wird das Ausführ-Flag auf AN gesetzt, so dass das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird.
Mit Fokus auf eine Bestimmungszeitspanne von einem Zeitpunkt t8 bis zu einem Zeitpunkt t10, ist die NSR-Katalysatortemperatur Tc andererseits während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt t8 bis zu einem Zeitpunkt t9, wie in 9 gezeigt, gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth. In diesem Fall wird zu dem Zeitpunkt t8 die Zeitzählung durch den Hochtemperaturzähler gestartet und zu dem Zeitpunkt t9 wird der Hochtemperaturzähler zu N2. Dann wird zu dem Zeitpunkt t9 demzufolge der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert zu Quad2. Danach wird die Zufuhrsteuerung durch Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung bei der Durchflussmenge Fr1 für eine Zeitspanne Δt2 ab dem Zeitpunkt t10 ausgeführt und zu einem Zeitpunkt t11, bei welchem die Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung in der Menge von Quad2 fertiggestellt ist, wird das Ausführ-Flag auf AN gesetzt, so dass das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird in diesem Ausführungsbeispiel in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert größer, wenn die Zeitspanne, in welcher die NSR-Katalysatortemperatur Tc gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, länger ist. Mit anderen Worten, in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert größer, wenn die Katalysator-Hochtemperatur-Zeitspanne länger ist. Als ein Ergebnis davon wird es möglich, aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespültes NOx angemessen zu reduzieren.
Als Nächstes wird ein Steuerungsablauf oder eine in dieser Modifikation ausgeführte Routine basierend auf 10 beschrieben. 10 ist ein Flussdiagramm, welches den Steuerungsablauf oder die Routine gemäß dieser Modifikation darstellt. In dieser Modifikation wird diese Routine wiederholt bei einem vorbestimmten Betriebsintervall oder Zeitspanne Δt durch die ECU 10 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt. Hier ist zu beachten, dass in den jeweiligen, in 10 gezeigten Verfahren dieselben Bezugszeichen im Wesentlichen denselben Verfahrensschritten als denen in der vorstehend genannten 7 gezeigten zugeordnet sind und die detaillierte Erklärung davon weggelassen wird.
In dem in 10 gezeigten Steuerungsablauf oder Routine wird nach dem Verfahrensschritt S104 bei Schritt S205 bestimmt, ob die in Schritt S101 erhaltene NSR-Katalysatortemperatur Tc gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth ist. Hier ist zu beachten, dass die Bestimmungstemperatur Tcth wie vorstehend genannt ist. Dann geht die Routine der ECU 10 in Fällen, bei welchen bei Schritt S205 positiv entschieden wird, zu dem Verfahrensschritt S206, wohingegen in Fällen, bei welchen bei Schritt S205 negativ entschieden wird, die Routine der ECU 10 zu dem Verfahrensschritt S107 geht.
In Fällen, bei welchen bei Schritt S205 positiv entschieden wird, wird bei Schritt S206 der Hochtemperaturzähler Nc um 1 erhöht. Mit anderen Worten, eine Zeitspanne, in welcher die NSR-Katalysatortemperatur Tc gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, wird bei Schritt S206 gezählt oder zu dem Hochtemperaturzähler Nc addiert. Dann geht die Routine der ECU 10 nach dem Verfahrensschritt S206 zu dem Verfahrensschritt S107.
Danach wird in Fällen, bei welchen bei Schritt S107 positiv entschieden wird, bei Schritt S208 bestimmt, ob der Hochtemperaturzähler Nc zu Nmax wird. Hier ist zu beachten, dass Nmax wie vorstehend genannt ist. Dann ist in Fällen, bei welchen bei Schritt S208 positiv entschieden wird, dies ein Fall, bei welchem die NSR-Katalysatortemperatur Tc zumindest während einem Teil der Bestimmungszeitspanne niedriger als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, und die Routine der ECU 10 geht zu dem Verfahrensschritt S209. In Fällen, bei welchen bei Schritt S208 negativ entschieden wird, ist dies andererseits ein Fall, bei welchem die NSR-Katalysatortemperatur Tc während der gesamten Bestimmungszeitspanne gleich oder höher als die Bestimmungstemperatur Tcth wird, und die Routine der ECU 10 geht zu dem Verfahrensschritt S112.
In Fällen, bei welchen bei Schritt S208 positiv entschieden wird, wird dann bei Schritt S209 der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad berechnet. Bei Schritt S209 wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad basierend auf dem Wert des Hochtemperaturzählers Nc berechnet. Insbesondere haben der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad und der Hochtemperaturzähler Nc eine in 11 gezeigte Korrelation zueinander. Diese Korrelation wurde im Voraus in dem ROM der ECU 10 als eine Funktion oder ein Kennfeld gespeichert und bei Schritt S209 wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad basierend auf der Korrelation und dem bei Schritt S206 gezählten Wert des Hochtemperaturzählers Nc berechnet. Wenn der Wert des Hochtemperaturzählers Nc 0 ist, wird der auf diese Weise berechnete Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad zu dem Zugabemengen-Sollmaximalwert Quadmax, wie in 11 gezeigt. Wenn dann der Wert des Hochtemperaturzählers Nc größer als 0 wird, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad kleiner, und wenn der Wert des Hochtemperaturzählers Nc gleich Nmax ist, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad zu 0. Nach dem Verfahrensschritt S209 geht die Routine der ECU 10 danach zu dem Verfahrensschritt S110.
Anschließend werden nach dem Verfahrensschritt S112 die NOx-Speichermenge NOxsum und der Wert des Hochtemperaturzählers Nc bei Schritt S213 mit 0 initialisiert. Dann wird nach dem Verfahrensschritt S213 die Ausführung dieser Routine beendet.
Auch durch die Ausführung des vorstehend genannten Steuerungsablaufs oder der Routine durch Mittel der ECU 10 wird das NOx auf eine angemessene Weise in dem SCR-Katalysator 8 reduziert, was es ermöglicht, eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen verschlechtern, bestmöglich zu unterdrücken.
Zweites Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basierend auf 12 bis 14 beschrieben. Hier ist zu beachten, dass in diesem zweiten Ausführungsbeispiel eine detaillierte Erklärung der im Wesentlichen selben Konstruktion und des im Wesentlichen selben Steuerverfahrens als in dem vorstehend genannten ersten Ausführungsbeispiel weggelassen wird.
12 ist eine Ansicht, welche die schematische Konstruktion eines Einlasssystems und eines Auslasssystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In einem Abgaskanal 3 der Brennkraftmaschine 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter NOx-Speicherreduktionskatalysator 60 (nachstehend manchmal auch als ein „zweiter NSR-Katalysator 60“ bezeichnet) anstelle des vorstehend genannten in 1 gezeigten SCR-Katalysators 8 angeordnet. Mit anderen Worten, zwei NOx-Speicherreduktionskatalysatoren sind in dem Abgaskanal 3 angeordnet. Ein stromaufwärtsseitiger NOx-Speicherreduktionskatalysator ist der erste NSR-Katalysator 6 und ein stromabwärtsseitiger NOx-Speicherreduktionskatalysator ist der zweite NSR-Katalysator 60. Dann ist in dem Abgaskanal 3 zwischen dem ersten NSR-Katalysator 6 und dem zweiten NSR-Katalysator 60 anstelle des vorstehend genannten, in 1 gezeigten Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabeventils 9 ein stromabwärtsseitiges Kraftstoff-Zugabeventil 70 angeordnet. Das stromabwärtsseitige Kraftstoff-Zugabeventil 70 dient zur Kraftstoffzugabe in ein Abgas, so dass der so zugegebene Kraftstoff zusammen mit dem Abgas dem zweiten NSR-Katalysator 60 zugeführt wird. Hier ist zu beachten, dass in diesem zweiten Ausführungsbeispiel das stromabwärtsseitige Kraftstoff-Zugabeventil 70 einer Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung in der vorliegenden Erfindung entspricht.
In einer solchen Abgasreinigungsvorrichtung führt die ECU 10 ein erstes Fettspitzenverfahren aus, um zeitweise das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den ersten NSR-Katalysator 6 strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu ändern. Zusätzlich führt die ECU 10 ein zweites Fettspitzenverfahren aus, um zeitweise das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den zweiten NSR-Katalysator 60 strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu ändern. Hier kann die ECU 10 eine Steuerung zur Zufuhr von Kraftstoff an den zweiten NSR-Katalysator 60 unter Verwendung des stromabwärtsseitigen Kraftstoff-Zugabeventils 70 ausführen (nachstehend manchmal auch als „Kraftstoffzufuhrsteuerung“ bezeichnet). Dann kann die ECU 10 das zweite Fettspitzenverfahren durch Ausführen der Kraftstoffzufuhrsteuerung ausführen.
Dann führt die ECU 10 die Kraftstoffzufuhrsteuerung gemäß dem ersten Fettspitzenverfahren aus, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den zweiten NSR-Katalysator 60 strömenden Abgases zeitweise zu dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Mit anderen Worten führt die ECU 10 das zweite Fettspitzenverfahren gemäß dem ersten Fettspitzenverfahren aus. Damit kann das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 durch das erste Fettspitzenverfahren gespülte NOx durch das zweite Fettspitzenverfahren reduziert werden. Hier ist zu beachten, dass in diesem zweiten Ausführungsbeispiel das zweite Fettspitzenverfahren simultan mit der Ausführung des ersten Fettspitzenverfahrens ausgeführt wird.
Weiterhin wird in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, wie für die ECU 10, die Kraftstoffzufuhrmenge in der gemäß dem ersten Fettspitzenverfahren ausgeführten Kraftstoffzufuhrsteuerung größer, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger wird. Mit anderen Worten, in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, erhöht die ECU 10 den Fettheitsgrad des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches durch die Ausführung des gemäß dem ersten Fettspitzenverfahren ausgeführten zweiten Fettspitzenverfahren erreicht wird, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger wird. Als ein Ergebnis davon, kann sogar, wenn die NOx-Ausspülmenge ansteigt, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger wird, aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespültes NOx auf angemessene Weise reduziert werden, was es ermöglicht, eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen verschlechtern, bestmöglich zu unterdrücken. Hier ist zu beachten, dass in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die ECU 10 die Kraftstoffzufuhrmenge, wie vorstehend genannt, erhöht, wobei die Zufuhrmengensteuerung ausgeführt wird.
Hier wird ein Steuerungsablauf oder eine in diesem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführte Routine basierend auf 13 beschrieben. 13 ist ein Flussdiagramm, welches den Steuerungsablauf oder die Routine gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird diese Routine wiederholt bei einem vorbestimmten Betriebsintervall oder Zeitspanne Δt durch die ECU 10 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt. Hier ist zu beachten, dass in den jeweiligen in 13 gezeigten Verfahren dieselben Bezugszeichen den im Wesentlichen selben Verfahren als jene in der vorstehend genannten 7 gezeigten beigefügt sind und die detaillierte Erklärung davon weggelassen wird.
In dem in 13 gezeigten Steuerungsablauf wird in Fällen, bei welchen bei Schritt S108 positiv entschieden wird, dann bei Schritt S309 der Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad berechnet. Hier ist der Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad ein Sollwert der Zufuhrmenge von aus dem stromabwärtsseitigen Kraftstoff-Zugabeventil 70 durch das gemäß dem ersten Fettspitzenverfahren ausgeführte zweite Fettspitzenverfahren zugeführten Kraftstoff. Bei Schritt S309 wird der Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad basierend auf dem Wert des Niedrigtemperaturzählers Mc berechnet. Der Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad und der Niedrigtemperaturzähler Mc haben insbesondere eine in 14 gezeigte Korrelation zueinander. Dann wurde diese Korrelation im Voraus in dem ROM der ECU 10 als eine Funktion oder ein Kennfeld gespeichert und bei Schritt S309 wird der Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad basierend auf der Korrelation und dem bei Schritt S106 gezählten Wert des Niedrigtemperaturzählers Mc berechnet. Wenn der Wert des Niedrigtemperaturzählers Mc 0 ist, wird der auf diese Weise berechnete Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad, wie in 14 gezeigt, zu 0. Dann wird der Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad größer, wenn der Wert des Niedrigtemperaturzählers größer als 0 wird. Mit anderen Worten, in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge NOxsum eine Referenzmenge NOxth ist, wird der Kraftstoff-Zufuhrmengen-Sollwert Qfad größer, wenn die Katalysator-Niedrigtemperatur-Zeitspanne länger ist.
Dann werden nach dem Verfahrensschritt S309 das erste Fettspitzenverfahren und das zweite Fettspitzenverfahren zur selben Zeit bei Schritt S310 ausgeführt. Nach dem Verfahrensschritt S310 geht dann die Routine der ECU 10 zu dem Verfahrensschritt S113.
Zusätzlich wird in Fällen, bei welchen bei Schritt S108 negativ entschieden wird, dann bei Schritt S311 das erste Fettspitzenverfahren ausgeführt. Nach dem Verfahrensschritt S311 geht dann die Routine der ECU 10 zu dem Verfahrensschritt S113.
Durch die Ausführung des vorstehend genannten Steuerungsablaufs oder Routine durch Mittel der ECU 10 kann das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 durch das erste Fettspitzenverfahren gespülte NOx auf eine angemessene Weise durch das zweite Fettspitzenverfahren reduziert werden, was es ermöglicht, eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen verschlechtern, bestmöglich zu unterdrücken.
Drittes Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basierend auf 15 beschrieben. Hier ist zu beachten, dass in diesem dritten Ausführungsbeispiel eine detaillierte Erklärung der im Wesentlichen selben Konstruktion und des im Wesentlichen selben Steuerverfahrens als in dem vorstehend genannten ersten Ausführungsbeispiel weggelassen wird.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel berechnet die ECU 10 eine Menge von in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeicherten Nitraten (nachstehend manchmal auch als eine „Nitrat-Speichermenge“ bezeichnet) basierend auf der NSR-Katalysatortemperatur. Hier ist ein Verhältnis der Nitrat-Speichermenge zu der NOx-Speichermenge als ein Nitratverhältnis definiert und ein vorbestimmtes Bestimmungsverhältnis ist als ein Verhältnis definiert, bei welchem das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx extrem klein wird, wenn das Nitratverhältnis gleich oder höher als das vorbestimmte Bestimmungsverhältnis wird. In diesem Fall wird in Fällen, bei welchen das Nitratverhältnis niedriger als das vorbestimmte Bestimmungsverhältnis zu dem Zeitpunkt der Ausführanforderung des Fettspitzenverfahrens ist, wenn das aktuelle Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, ein Teil des gespeicherten NOx aus dem ersten NSR-Katalysator 6 gespült. Dann wird in diesem Fall sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, wenn das Fettspitzenverfahren in einem Zustand mit niedrigem Nitratverhältnis ausgeführt wird, die NOx-Ausspülmenge größer im Vergleich mit einem Zustand, bei welchem, wenn das Fettspitzenverfahren ausgeführt wird, das Nitratverhältnis hoch ist. Demzufolge wird in Fällen, bei welchen das Nitratverhältnis niedriger als das vorbestimmte Bestimmungsverhältnis ist, wenn die Ausführung des Fettspitzenverfahrens angefordert ist, die Zufuhrsteuerung gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführt und die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung wird basierend auf dem Nitratverhältnis gesteuert. Insbesondere kann die ECU 10 so steuern, dass sogar, wenn die NOx-Speichermenge dieselbe ist, die Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der gemäß dem Fettspitzenverfahren ausgeführten Zufuhrsteuerung größer wird in dem Fall, bei welchem das Nitratverhältnis niedrig ist, als in dem Fall, bei welchem es hoch ist. Als ein Ergebnis davon kann sogar in dem Fall, bei welchem das Fettspitzenverfahren in dem Zustand, bei welchem das Nitratverhältnis niedrig ist, ausgeführt wird, das aus dem ersten NSR-Katalysator 6 durch das Fettspitzenverfahren gespülte NOx reduziert werden, als in dem Fall, bei welchem das Fettspitzenverfahren in dem Zustand, bei welchem das Nitratverhältnis hoch ist, ausgeführt wird.
Hier wird ein Steuerungsablauf oder eine in diesem dritten Ausführungsbeispiel ausgeführte Routine basierend auf 15 beschrieben. 15 ist ein Flussdiagramm, welches den Steuerungsablauf oder Routine gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel darstellt. In diesem dritten Ausführungsbeispiel wird diese Routine wiederholt bei einem vorbestimmten Betriebsintervall oder Zeitspanne Δt durch die ECU 10 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt. Hier ist zu beachten, dass in den jeweiligen in 15 gezeigten Verfahren dieselben Bezugszeichen den im Wesentlichen selben Verfahren als jene in der vorstehend genannten 7 gezeigten beigefügt sind und die detaillierte Erklärung davon weggelassen wird.
In dem in 15 gezeigten Steuerungsablauf wird nach dem Verfahrensschritt S101 bei Schritt S401 eine Sauerstoffkonzentration O2con eines einströmenden Abgases erhalten. Bei Schritt S401 wird die Sauerstoffkonzentration O2con des einströmenden Abgases basierend auf dem Ausgabewert des Luft-Kraftstoff-VerhältnisSensors 14 berechnet. Dann geht nach dem Verfahrensschritt S401 die Routine der ECU 10 zu dem Verfahrensschritt S102.
Zusätzlich wird in dem in 15 gezeigten Steuerungsablauf bei Schritt S402 nach dem Verfahrensschritt S104 eine Produktionsmenge von Nitraten (nachstehend manchmal auch als eine „aktuelle Produktionsmenge“ bezeichnet) NO3now, welche in einem aktuellen Zustand des ersten NSR-Katalysators 6 (d.h. die NOx-Speichermenge, die NSR-Katalysatortemperatur und die Sauerstoffkonzentration) produziert wird, berechnet. Bei Schritt S402 wird eine Nitrat-Produktionsrate basierend auf der in Schritt S104 berechneten NOx-Speichermenge NOxsum, der bei Schritt S101 erhaltenen NSR-Katalysatortemperatur Tc und der bei Schritt 401 erhaltenen Sauerstoffkonzentration O2con des einströmenden Abgases berechnet. Diese Nitrat-Produktionsrate wird mit der folgenden Gleichung 1 berechnet. $N 03 r e a c = A \cdot e x p (- \frac{E a}{R \cdot T c}) \times N 02 s u m^{a} \times 02 c o n^{b}$
NO3reac: die Nitrat-Produktionsrate,
Tc: die NSR-Katalysatortemperatur,
NO2sum: die Nitrit-Speichermenge,
O2con: die Sauerstoffkonzentration,
R: eine Gaskonstante und
A, Ea, a, b: empirische Konstanten
Dann wird die aktuelle Produktionsmenge NO3now durch Multiplikation der Nitrat-Produktionsrate NO3reac mit der Betriebszeitspanne Δt berechnet.
Hier ist die Nitrit-Speichermenge NO2sum eine Menge von in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeicherten Nitrit und wird mit der folgenden Gleichung 2 berechnet. $NO 2 sum = NO 2 old + NOxch$
NO2sum: die Nitrit-Speichermenge,
N02old: die letzte Nitrit-Speichermenge und
NOxch: eine Änderungsmenge
Mit anderen Worten, das in den ersten NSR-Katalysator 6 geströmte NOx kann einmalig zu Nitrit werden und in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeichert werden, so dass die Änderung des NOx in dem ersten NSR-Katalysator 6 bis zu der vorliegenden Zeit, nachdem diese Routine letztmalig ausgeführt wurde, als die Nitrit-Änderung angenommen wird. Dann wird die Nitrit-Speichermenge NO2sum durch Addition der letzten Menge von in dem ersten NSR-Katalysator 6 gespeicherten Nitrite zu der Änderungsmenge NOxch berechnet.
Anschließend wird bei Schritt S403 die Nitrat-Speichermenge NO3sum berechnet. Bei Schritt S403 wird die Nitrat-Speichermenge NO3sum durch Addition der bei Schritt S402 berechneten aktuellen Produktionsmenge NO3now zu der Nitrat-Speichermenge NO3sum berechnet. Hier ist zu beachten, dass die ECU 10 als eine Nitrat-Speichermengen-Berechnungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ausführung der Verfahrensschritte S402 und S403 arbeitet.
Dann wird bei Schritt S404 das Nitratverhältnis NO3rate berechnet. Bei Schritt S404 wird das Nitratverhältnis NO3rate durch Division der bei Schritt S403 berechneten Nitrat-Speichermenge NO3sum durch die bei Schritt S104 berechnete NOx-Speichermenge NOxsum berechnet. Nach dem Verfahrensschritt S404 geht die Routine der ECU 10 dann zu dem Verfahrensschritt S107. Zu beachten ist hier, dass die ECU 10 als eine Nitratverhältnis-Berechnungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ausführung des Verfahrensschritts S404 arbeitet.
Danach wird in Fällen, bei welchen bei Schritt S107 positiv entschieden wird, bei Schritt S408 bestimmt, ob das bei Schritt S404 berechnete Nitratverhältnis NO3rate niedriger als ein Bestimmungsverhältnis NO3rateth ist. Hier ist das Bestimmungsverhältnis NO3rateth wie vorstehend genannt. Dann geht die Routine der ECU 10 in Fällen, bei welchen bei Schritt S408 positiv entschieden wird, zu dem Verfahrensschritt S409. In Fällen, bei welchen bei Schritt S408 negativ entschieden wird, geht die Routine der ECU 10 andererseits zu dem Verfahrensschritt S112.
In Fällen, bei welchen bei Schritt S408 positiv entschieden wird, wird dann bei Schritt S409 der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad berechnet. Bei Schritt S409 wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad basierend auf dem bei Schritt S404 berechneten Nitratverhältnis NO3rate berechnet. Insbesondere in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge NOxsum die Referenzmenge NOxth ist, wird der Harnstoff-Wasser-Lösung-Zugabemengen-Sollwert Quad größer in dem Fall, bei welchem das Nitratverhältnis NO3rate niedrig ist, als in dem Fall, bei welchem es hoch ist. Nach dem Verfahrensschritt S409 geht dann die Routine der ECU 10 zu dem Verfahrensschritt S110.
Anschließend werden nach dem Verfahrensschritt S112 bei Schritt S413 die NOx-Speichermenge NOxsum und die Nitrat-Speichermenge NO3sum mit 0 initialisiert. Nach dem Verfahrensschritt S413 wird dann die Routine beendet.
Durch die Asuführung des vorstehend genannten Steuerungsablaufs oder Routine durch Mittel der ECU 10 wird NOx auf eine angemessene Weise in dem SCR-Katalysator 8 reduziert, was es ermöglicht, eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen verschlechtern, bestmöglich zu unterdrücken.
Zusammenfassend kann festgehalten werden: Eine Situation, bei welcher sich Abgasemissionen aufgrund des aus einem NSR-Katalysator gespülten NOx, kann bestmöglich unterdrückt werden. Eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche einen Magerverbrennungsbetrieb durchführt, beinhaltet: einen NSR-Katalysator; einen Nachstufen-Katalysator, der auf der Stromabwärts-Seite des NSR-Katalysators angeordnet ist; eine Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung; eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit, um ein Fettspitzenverfahren auszuführen; eine Zufuhrsteuereinheit, um eine Zufuhrsteuerung auszuführen, um dem Nachstufen-Katalysator das Reduktionsmittel zuzuführen, wobei in Fällen, bei welchen eine Temperatur des NSR-Katalysators zumindest während einem Teil einer Bestimmungszeitspanne niedriger als eine vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens ausführt; und eine NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit, um eine NOx-Speichermenge in dem NSR-Katalysator zu berechnen; wobei die Zufuhrsteuereinheit steuert, so dass in Fällen, bei welchen die NOx-Speichermenge dieselbe ist, eine Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung größer wird, wenn eine Zeitspanne, während welcher die Temperatur des NSR-Katalysators niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur ist, länger wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005163590 A [0004]
JP 2016186239 A [0005]

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche einen Magerverbrennungsbetrieb durchführt, mit: einem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator, der in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist; einem Nachstufen-Katalysator, der in dem Abgaskanal stromabwärts des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators angeordnet ist und NOx in einem Abgas durch ein zugeführtes Reduktionsmittel reduziert; einer Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung, die in dem Abgaskanal zwischen dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator und dem Nachstufen-Katalysator angeordnet ist und dem Abgaskanal das Reduktionsmittel zuführt; eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Fettspitzenverfahren auszuführen, um zeitweise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines in den ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnisist , zu ändern; einer Zufuhrsteuereinheit, die eingerichtet ist, eine Zufuhrsteuerung auszuführen, um dem Nachstufen-Katalysator das Reduktionsmittel durch Verwenden der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung zuzuführen, wobei in Fällen, bei welchen eine Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators zumindest während eines Teils einer Bestimmungszeitspanne von der Fertigstellung der Ausführung des letzten Fettspitzenverfahrens bis zu einer Anforderung der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens niedriger als eine vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit ausführt; und einer NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine NOx-Speichermenge zu berechnen, welche eine Menge von in dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator gespeichertem NOx ist; wobei in Fällen, bei welchen die durch die NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit berechnete NOx-Speichermenge dieselbe ist, die Zufuhrsteuereinheit eine Zufuhrmengensteuerung ausführt, um eine Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung zu vergrößern, wenn eine Zeitspanne, während welcher die Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur ist, länger wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Nachstufen-Katalysator ein NOx-SCR-Katalysator ist, der das NOx in dem Abgas durch zugeführtes Ammoniak reduziert; die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung ein Vorprodukt von Ammoniak oder Ammoniak zuführt; und in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators zumindest während eines Teils der Bestimmungszeitspanne von der Fertigstellung der Ausführung des letzten Fettspitzenverfahrens bis zu der Anforderung der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung ausführt, bevor das aktuelle Fettspitzenverfahren durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit ausgeführt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrmengensteuerung ausführt, so dass die Adsorptionsmenge von Ammoniak in dem NOx-SCR-Katalysator nach der Ausführung der Zufuhrmengensteuerung niedriger als eine Schlupfentwicklungs-Adsorptionsmenge wird, bei welcher ein Ammoniakschlupf an dem NOx-SCR-Katalysator auftritt.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Nachstufen-Katalysator ein zweiter NOx-Speicherreduktionskatalysator ist, der das NOx in dem Abgas durch zugeführten Kraftstoff reduziert; die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung Kraftstoff zuführt; und in Fällen, bei welchen die Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators zumindest während eines Teils der Bestimmungszeitspanne von der Fertigstellung der Ausführung des letzten Fettspitzenverfahrens bis zu der Anforderung der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens niedriger als die vorbestimmte Bestimmungstemperatur wird, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung simultan mit der Ausführung des aktuellen Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit ausführt.
Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche einen Magerverbrennungsbetrieb durchführt, mit: einem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator, der in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist; einem Nachstufen-Katalysator, der in dem Abgaskanal stromabwärts des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators angeordnet ist und NOx in einem Abgas durch ein zugeführtes Reduktionsmittel reduziert; einer Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung, die in dem Abgaskanal zwischen dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator und dem Nachstufen-Katalysator angeordnet ist und dem Abgaskanal das Reduktionsmittel zuführt; einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Fettspitzenverfahren auszuführen, um zeitweise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines in den ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator strömenden Abgases von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das höher als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, zu ändern; einer Zufuhrsteuereinheit, die eingerichtet ist, eine Zufuhrsteuerung auszuführen, um dem Nachstufen-Katalysator das Reduktionsmittel durch Verwenden der Reduktionsm ittelzufuhrvorrichtung zuzuführen; einer NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine NOx-Speichermenge, welche eine Menge von in dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator gespeichertem NOx ist, zu berechnen; einer Nitrat-Speichermengen-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, basierend auf einer Temperatur des ersten NOx-Speicherreduktionskatalysators eine Nitrat-Speichermenge, welche eine Menge von in dem ersten NOx-Speicherreduktionskatalysator gespeichertem Nitrat ist, zu berechnen; und einer Nitratverhältnis-Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, ein Nitratverhältnis, welches ein Verhältnis der Nitrat-Speichermenge zu der NOx-Speichermenge ist, basierend auf der durch die NOx-Speichermengen-Berechnungseinheit berechneten NOx-Speichermenge und der durch die Nitrat-Speichermengen-Berechnungseinheit berechneten Nitrat-Speichermenge zu berechnen; wobei in Fällen, bei welchen das durch die Nitratverhältnis-Berechnungseinheit berechnete Nitratverhältnis niedriger als ein vorbestimmtes Bestimmungsverhältnis ist, wenn die Ausführung des Fettspitzenverfahrens angefordert ist, die Zufuhrsteuereinheit die Zufuhrsteuerung gemäß der Ausführung des Fettspitzenverfahrens durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinheit ausführt und eine Zufuhrmenge des Reduktionsmittels in der Zufuhrsteuerung basierend auf dem Nitratverhältnis steuert.