DE10239872A1 - Abgasreinigungsvorrichtung und Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abgasreinigungsvorrichtung und Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor

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Masaaki Kobayashi
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Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat ein NOx-Absorptionsmittel, das in dem Abgas enthaltenes NOx absorbiert, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat und das das absorbierte NOx abgibt, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas stöchiometrisch oder fett wird, und eine Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung für ein Ausführen einer Erwärmungssteuerung (S103) und einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) des NOx-Absorptionsmittels. Da die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases verringert und somit Sauerstoff (O¶2¶), das durch das NOx-Absorptionsmittel absorbiert worden ist, beim Ausführen der Erwärmungssteuerung (S103) vor dem Starten der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) des NOx-Absorptionsmittels abgibt, wird verhindert, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung durch das Speichern von Sauerstoff verzögert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung und auf ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor und genauer gesagt auf eine Abgasreinigungsvorrichtung und auf ein Abgasreinigungsverfahren, die ein NOx-Absorptionsmittel von einer Schwefelvergiftung innerhalb einer kurzen Zeit wiederherstellen können.
  • Bei einem in einem Kraftfahrzeug oder dergleichen eingebauten Verbrennungsmotor und insbesondere bei einem Dieselmotor oder bei einem Ottomotor mit magerer Verbrennung, bei dem ein Gemisch, das eine übermäßige Menge an Sauerstoff enthält (ein Gemisch, das ein sogenanntes mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt), verbrennen kann, wird das Aufkommen einer Technologie zum Reinigen von Stickoxiden (NOx), die in dem Abgas enthalten sind, bei dem Verbrennungsmotor erwartet.
  • Eine Technologie, bei der ein NOx-Absorptionsmittel in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, ist zum Erfüllen dieser Nachfrage vorgeschlagen worden. Ein NOx- Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art ist als eine Art des NOx-Absorptionsmittels bekannt. Der NOx-Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art absorbiert im Abgas enthaltene Stickoxide (NOx), wenn das in den Katalysator strömende Abgas eine hohe Sauerstoffkonzentration aufzeigt, und gibt die absorbierten Stickoxide (NOx) ab und reduziert diese zu Stickstoff (N2), wenn das in den Katalysator strömende Abgas eine verringerte Sauerstoffkonzentration bei Vorhandensein eines Reduktionsmittels aufzeigt.
  • In dem Fall, bei dem der NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art in dem Abgassystem des Verbrennungsmotors angeordnet ist, werden in dem Abgas enthaltene Stickoxide (NOx) durch den NOx-Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art absorbiert, wenn das Abgas ein hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Magerverbrennungsbetriebs des Verbrennungsmotors aufzeigt, und die durch den NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art absorbierten Stickoxide (NOx) werden abgegeben und zu Stickstoff (N2) reduziert, wenn das in den NOx-Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art strömende Abgas ein verringertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufzeigt.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass Schwefeloxide (SOx), die durch Verbrennung von in dem Kraftstoff enthaltenem Schwefel erzeugt werden, ebenfalls durch den NOx-Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art gemäß dem gleichen Mechanismus wie in dem Fall von NOx absorbiert werden. Schwefeloxide (SOx) werden nicht abgegeben, wenn Stickoxide (NOx) üblicherweise abgegeben und reduziert werden. Somit wird, wenn eine vorbestimmte Menge oder mehr an Schwefeloxiden (SOx) sich angesammelt hat, der NOx- Katalysator gesättigt und zu einem Absorbieren von NOx unfähig. Dieses Phänomen, das als Schwefelvergiftung (SOx-Vergiftung) bezeichnet ist, bewirkt eine Abnahme des NOx- Reinigungsverhältnisses. Aus diesem Grund muss eine Vergiftungswiederherstellbehandlung zum Wiederherstellen des NOx-Katalysators von der SOx-Vergiftung bei einer geeigneten Zeitabstimmung ausgeführt werden. Diese Vergiftungswiederherstellbehandlung wird ausgeführt, um zu ermöglichen, dass Abgas mit einer verringerten Sauerstoffkonzentration durch den NOx-Katalysator strömt, während der NOx-Katalysator bei einer hohen Temperatur gehalten wird (beispielsweise 600 bis 650°C).
  • Jedoch hat das Abgas während des Magerverbrennungsbetriebs eine Temperatur, die unterhalb der vorstehend erwähnten Temperatur ist. Somit ist es, wenn der Motor bei einem normalen Betriebszustand ist, schwierig, die Betttemperatur des NOx- Katalysators auf eine Temperatur anzuheben, die für die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung erforderlich ist. In einem derartigen Fall ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verringern, während die Temperatur des vorstehend erwähnten Katalysators durch ein Hinzufügen von Kraftstoff in den Abgaskanal erhöht wird.
  • Als ein Verfahren zum Erhöhen der Temperatur des NOx- Katalysators ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen worden, die in der Patentveröffentlichung Nr. 2 845 056 offenbart ist. Die Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor, die in dieser Veröffentlichung offenbart ist, bestimmt die Hinzufügmenge eines Reduktionsmittels im Hinblick auf die Menge des Reduktionsmittels, das durch eine Reaktion mit dem in dem Abgas enthaltenen Sauerstoff bei einem Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art aufgebraucht wird, und der Menge an Reduktionsmittel, das für die Reduktion der durch den NOx- Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art absorbierten Stickoxide (NOx) erforderlich ist. Diese Abgasreinigungsvorrichtung verhindert somit, dass das Reduktionsmittel übermäßig oder unzureichend geliefert wird, und führt zu einer Verhinderung einer Verschlechterung der Abgasemissionseigenschaften durch das Abgeben des Reduktionsmittels oder von Stickoxiden (NOx) in die Umgebung.
  • Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung bei verringerter Sauerstoffkonzentration des Abgases ausgeführt. Wenn jedoch das Reduktionsmittel während eines Hochlastbetriebs des Verbrennungsmotors hinzugefügt wird, verbrennt das Reduktionsmittel in dem NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art. Als ein Ergebnis steigt die Temperatur des NOx- Katalysators der Adsorptions-Reduktions-Art an. Daher kann eine thermische Verschlechterung des NOx-Katalysators der Adsorptions-Reduktions-Art herbeigeführt werden. Demgemäß wird bevorzugt, dass die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung ausgeführt wird, während der Verbrennungsmotor in einem Niedriglastbereich ist.
  • Andererseits absorbiert der NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art den in dem Abgas enthaltenen Sauerstoff (O2) zusammen mit dem NOx und speichert in ihm den Sauerstoff (O2). Anders ausgedrückt hat der NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art ein sogenanntes Sauerstoffspeichervermögen. Somit absorbiert der NOx-Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art NOx und absorbiert Sauerstoff (O2), wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wobei das Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff- Verhältnis aufzeigt.
  • Selbst wenn der NOx-Katalysator auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt worden ist und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases auf die fette Seite zum Zwecke der Regenerierung von der Schwefelvergiftung eingestellt worden ist, wird die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung nicht sofort gestartet. D. h., wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, wenn ein Abgas mit einem fetten Luft- Kraftstoff-Verhältnis in den NOx-Katalysator strömt, wird dadurch absorbierter Sauerstoff (O2) in das Abgas eine Zeit lang abgegeben. Somit bleibt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases nahe bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis anstelle dass es sofort fett wird. Das Luft- Kraftstoff-Verhältnis verschiebt sich zu der fetten Seite nach dem Vollenden des Abgebens von Sauerstoff (O2). Demgemäß wird das Abgeben der in dem NOx-Katalysator enthaltenen Schwefeloxide (SOx) auch nicht gestartet, bis das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett geworden ist.
  • Bei dem Fall, bei dem eine Erwärmungssteuerung gestartet wird, sobald der Motor in einen Niedriglastzustand eintritt, und bei dem eine Fettspitze zum Hinzufügen von Kraftstoff zu dem Abgaskanal ausgeführt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett zu gestalten, nachdem der NOx-Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art erwärmt worden ist, ergibt sich kein Problem, solange das Abgeben von Schwefel d. h. die Regeneration von der Schwefelvergiftung eine ausreichend lange Zeitspanne lang geschieht. Jedoch dauert der Niedriglastzustand nicht lange bei bestimmten Fahrzuständen an und die Zeit für das Regenerieren von der Schwefelvergiftung kann wiederholt kurz werden. In einem derartigen Fall macht das vorstehend erwähnte Speichern von Sauerstoff das Regenerieren des NOx-Katalysators von der Schwefelvergiftung unmöglich. Als ein Ergebnis wird der NOx-Katalysator unfähig, NOx zu absorbieren und bewirkt eine unzureichende Reinigungsleistung des Abgases.
  • Die Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme angefertigt worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie zu schaffen, die zu einem Erhöhen der Anzahl an Möglichkeiten in der Lage ist, bei denen eine Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung eines NOx- Katalysators ausgeführt werden kann und verhindert wird, dass sich der NOx-Katalysator durch die Schwefelvergiftung verschlechtert.
  • Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen, greift eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung die nachstehend dargelegten Einrichtungen auf. D. h. die Abgasreinigungsvorrichtung hat ein NO x- Absorptionsmittel, das in dem Abgas enthaltenes NOx absorbiert, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat und das das absorbierte NOx abgibt, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas stöchiometrisch oder fett wird, und eine Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung zum Ausführen einer Erwärmungssteuerung und einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung des NOx- Absorptionsmittels. Diese Abgasreinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases verringert und somit Sauerstoff abgibt, der durch das NOx-Absorptionsmittel adsorbiert worden ist, beim Ausführen der Erwärmungssteuerung vor dem Starten der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung des NOx-Absorptionsmittels.
  • Die Erfindung schafft außerdem ein Abgasreinigungsverfahren für eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die mit einem NOx-Absorptionsmittel ausgerüstet ist, das in dem Abgas enthaltenes NOx absorbiert, wenn das in das NOx- Absorptionsmittel strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff- Verhältnis hat, und das absorbierte NOx abgibt, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas stöchiometrisch oder fett wird. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf.
  • Diese Schritte umfassen den Schritt des Ausführens einer Erwärmungssteuerung, bei der die Temperatur des NOx- Absorptionsmittels erhöht wird, indem das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Abgases verringert wird, und somit durch das NOx- Absorptionsmittel absorbierter Sauerstoff abgegeben wird, und den Schritt des Ausführens einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung nach der Erwärmungssteuerung.
  • Das Merkmal der Erfindung ist, dass die für das Abgeben des Schwefels während der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung erforderliche Zeitspanne verkürzt ist, indem das Luft- Kraftstoff-Verhältnis verringert wird und somit der Sauerstoff (O2) abgegeben wird, der durch das NOx-Absorptionsmittel zuvor adsorbiert wird, wenn die Erwärmungssteuerung vor dem Start der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung des NOx- Absorptionsmittels ausgeführt wird. Die Zeitspanne, bei der die Erwärmungssteuerung ausgeführt wird, wie dies vorstehend erwähnt ist, hat eine Zeitspanne, bei der die Erwärmungssteuerung ausgeführt wird, und eine Zeitspanne, bei der die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung dabei ist, unmittelbar nach dem Ende der Erwärmungssteuerung zu starten.
  • Bei der Abgasreinigungsvorrichtung und dem Abgasreinigungsverfahren für den Verbrennungsmotor, die vorstehend beschrieben sind, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gestaltet sobald die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung möglich wird, so dass das NOx- Absorptionsmittel mit dem Abgeben von Schwefel sofort beginnt. Dies kann ausgeführt werden, indem Kraftstoff für den Verbrennungsmotor dem Abgassystem hinzugefügt wird. In diesem Fall ist es, obwohl Kraftstoff zu dem Abgassystem zum Ausführen der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung hinzugefügt wird, möglich, die Zeitspanne fast zu beseitigen, bei der das Luft- Kraftstoff-Verhältnis nicht fett werden kann, mittels des von dem NOx-Absorptionsmittel abgegebenen Sauerstoffs (O2). Demgemäß kann das NOx-Absorptionsmittel von der Schwefelvergiftung in einer kurzen Zeitspanne wiederhergestellt werden. Da des weiteren das NOx-Absorptionsmittel von der Schwefelvergiftung in einer kurzen Zeitspanne wiederhergestellt werden kann, nimmt die Anzahl an Möglichkeiten erheblich zu, bei denen die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung ausgeführt werden kann. Somit wird der Grad der Schwefelverdichtung verringert, wodurch verhindert werden kann, dass das NOx-Absorptionsmittel durch die Schwefelvergiftung sich verschlechtert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erwärmungssteuerung vorzugsweise so ausgeführt, dass Kraftstoff für den Verbrennungsmotor dem Abgassystem hinzugefügt wird. In diesem Fall wird außerdem das Ausführen der Erwärmungssteuerung durch eine Fettspitzensteuerung bevorzugt, bei der die Sauerstoffkonzentration des Abgases in wiederholter Weise in einer Spitzenweise verringert wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es außerdem geeignet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor mit einem Filter versehen ist, der zu einem vorübergehenden Einfangen von in dem Abgas enthaltenen Partikelstoffen in der Lage ist, und das NOx-Absorptionsmittel an dem Filter getragen wird.
  • Die vorstehend erwähnte Erwärmungssteuerung kann ausgeführt werden, indem beispielsweise die Kraftstoffeinspritzzeit bei jeder Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors gegenüber einer Zeit nacheilt, die dem Kompressions-oberen-Totpunkt entspricht oder später ist, oder eine Sekundäreinspritzung bei einem Expansionshub oder Auslasshub zusätzlich zu der Primäreinspritzung ausgeführt wird. Jedoch ist es, wie dies vorstehend beschrieben ist, ebenfalls wirkungsvoll, die Erwärmungssteuerung durch eine sogenannte Fettspitzensteuerung auszuführen, bei der Kraftstoff in einen Abgaskanal eingespritzt wird und bei der die Sauerstoffkonzentration des Abgases bei einem Kurzzyklus in einer Spitzenweise verringert wird (in einer kurzen Zeit). Beispielsweise kann diese Fettspitzensteuerung eine Vielzahl oft während der Erwärmungssteuerung ausgeführt werden. Die Temperatur des Abgases steigt aufgrund der Fettspitzensteuerung und der Erwärmungssteuerung an, wodurch es möglich wird, die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels oder des Filters anzuheben, an dem das NOx-Absorptionsmittel getragen wird. Der durch das O2-Absorptionsmittel absorbierte Sauerstoff kann fast gänzlich abgegeben werden. Daher können durch das NOx- Absorptionsmittel absorbierte Schwefeloxide schnell während der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung abgegeben werden, die danach ausgeführt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung ausgeführt, indem Kraftstoff für den Verbrennungsmotor dem Abgassystem hinzugeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Niedriglastbetrieb ist.
  • Bei der somit für den Verbrennungsmotor aufgebauten Abgasreinigungsvorrichtung wird eine Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung zum Abgeben von Schwefeloxiden (SOx), die durch das NOx-Absorptionsmittel absorbiert wurden und in diesem gespeichert wurden, ausgeführt, wenn der Verbrennungsmotor im Niedriglastbetrieb ist. Somit wird ein übermäßiges Ansteigen der Temperatur des NOx- Absorptionsmittels verhindert.
  • Die Aufgaben, Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung geht aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Aufbauansicht eines Motors, der ein Einlass- und Auslasssystem hat und bei dem eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet ist.
  • Fig. 2A zeigt eine Querschnittsansicht des Partikelfilters, der bei der Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß diesem Ausführungsbeispiel angewendet ist.
  • Fig. 2B zeigt eine Längsschnittansicht des Partikelfilters, der in Fig. 2A gezeigt ist.
  • Fig. 3 zeigt eine Blockdarstellung des Innenaufbaus einer ECU, die bei der Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß dem Ausführungsbeispiel angewendet ist.
  • Fig. 4 zeigt die Sauerstoffspeicherwirkung während eines Umschaltens von einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bei einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung.
  • Fig. 5 zeigt, wie sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases in dem Fall ändert, bei dem eine Fettspitze zuvor vor der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung ausgeführt wird.
  • Fig. 6 zeigt, wie das Ausführen der Fettspitze das Abgeben von absorbiertem Sauerstoff und eine Verringerung der Sauerstoffspeicherzeit bewirkt.
  • Fig. 7 zeigt, wie sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändert und wenn Schwefel abgegeben wird in dem Fall, bei dem die Fettspitze zuvor während der Erwärmungssteuerung ausgeführt wird.
  • Fig. 8 zeigt, wie sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändert und wenn Schwefel in dem Fall einer Erwärmungssteuerung gemäß dem Stand der Technik abgegeben wird.
  • Fig. 9 zeigt ein Flussdiagram zum Ausführen der Erwärmungssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In der nachstehend dargelegten Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen ist die vorliegende Erfindung detaillierter in Hinblick auf das Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die nachstehend dargelegte Beschreibung behandelt einen Ausführungsfall, bei dem die Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Dieselmotor für ein Antreiben eines Kraftfahrzeuges angewendet worden ist.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Aufbauansicht eines Motors 1, der ein Einlasssystem und ein Abgabesystem hat und bei dem die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel angewendet ist.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Motor 1 ist ein mit Wasser gekühlter Viertakt-Dieselmotor mit vier Zylindern 2.
  • Der Motor 1 hat Kraftstoffeinspritzventile 3, von denen jedes Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eines entsprechenden Zylinders 2 einspritzt. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 3 ist mit einem Druckspeicher (Common- Rail) 4 verbunden, der dem Speichern von Kraftstoff bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckes dient. Die Common-Rail 4 ist mit einem Common-Rail-Drucksensor 4a versehen, der ein dem Kraftstoffdruck in der Common-Rail 4 entsprechendes elektrisches Signal ausgibt.
  • Die Common-Rail 4 steht mit einer Kraftstoffpumpe 6 über ein Kraftstofflieferrohr 5 in Verbindung. Die Kraftstoffpumpe 6 arbeitet unter Verwendung eines Drehmomentes einer Abgabewelle (Kurbelwelle) des Motors 1 als eine Antriebsquelle. Eine Pumpenriemenscheibe 6a, die an einer Eingangswelle der Kraftstoffpumpe 6 angebracht ist, ist mit einer Kurbelriemenscheibe 1a, die an der Abgabewelle (Kurbelwelle) des Motors 1 angebracht ist, über einen Riemen 7 verbunden.
  • Wenn bei dem somit aufgebauten Kraftstoffeinspritzsystem ein Drehmoment der Kurbelwelle zu der Eingangswelle der Kraftstoffpumpe 6 übertragen wird, gibt die Kraftstoffpumpe 6 Kraftstoff bei einem dem Drehmoment entsprechenden Druck ab, das von der Kurbelwelle zu der Eingangswelle der Kraftstoffpumpe 6 übertragen wird.
  • Der von der Kraftstoffpumpe 6 abgegebene Kraftstoff wird zu der Common-Rail 4 über das Kraftstofflieferrohr 5 geliefert, in der Common-Rail 4 gespeichert, bis der vorbestimmte Druck erreicht ist, und zu den Kraftstoffeinspritzventilen 3 in den Zylindern 2 verteilt. Wenn ein Antriebsstrom an den Kraftstoffeinspritzventilen 3 angelegt wird, werden die Kraftstoffeinspritzventile 3 geöffnet. Als ein Ergebnis wird aus jedem der Kraftstoffeinspritzventile 3 Kraftstoff in einen entsprechenden Zylinder 2 eingespritzt.
  • Ein Einlassverzweigungsrohr 8 ist mit dem Motor 1 verbunden. Jede Verzweigung des Einlassrohrs 8 steht mit der Verbrennungskammer eines entsprechenden Zylinders 2 über eine (nicht gezeigte) Einlassöffnung in Verbindung.
  • Das Einlassverzweigungsrohr 8 ist mit einem Einlassrohr 9 verbunden, das mit einem Luftreinigungskasten 10 verbunden ist. Ein Luftströmungsmesser 11 und ein Einlasstemperatursensor 12 sind an dem Einlassrohr 9 stromabwärtig von dem Luftreinigungskasten 10 angebracht. Der Luftströmungsmesser 11 gibt ein elektrisches Signal aus, das der Masse der durch das Einlassrohr 9 strömenden Einlassluft entspricht. Der Einlasstemperatursensor 12 gibt ein elektrisches Signal aus, das der Temperatur der durch das Einlassrohr 9 strömenden Einlassluft entspricht.
  • Ein Einlassdrosselventil 13 zum Einstellen der Strömungsrate der durch das Einlassrohr 9 strömenden Einlassluft ist in dem Einlassrohr 9 unmittelbar stromaufwärtig des Einlassverzweigungsrohrs 8 angeordnet. Ein Einlassdrosselbetätigungsglied 14 ist an dem Einlassdrosselventil 13 angebracht. Das Einlassdrosselbetätigungsglied 14 besteht aus einem Schrittmotor und dergleichen und treibt das Einlassdrosselventil 13 in der Öffnungsrichtung und in der Schließrichtung an.
  • Ein Kompressorgehäuse 15a für einen Zentrifugal-Turbolader 15, der unter Verwendung von hydrodynamischer Energie des Abgases als Antriebsquelle arbeitet, ist in dem Einlassrohr 9 zwischen dem Luftströmungsmesser 11 und dem Einlassdrosselventil 13 angeordnet. Ein Zwischenkühler 16 zum Kühlen der Einlassluft, die eine hohe Temperatur als ein Ergebnis der Verdichtung in dem Kompressorgehäuse 15a erreicht hat, ist in dem Einlassrohr 9 stromabwärtig von dem Kompressorgehäuse 15a angeordnet.
  • Bei dem somit aufgebauten Einlasssystem wird die Einlassluft, die in den Luftreinigungskasten 10 geströmt ist, von Staub, Schmutz oder dergleichen durch eine (nicht gezeigte) Luftreinigungseinrichtung in dem Luftreinigungskasten 10 befreit, und strömt danach in das Kompressorgehäuse 15a über das Einlassrohr 9. Die Einlassluft, die in das Kompressorgehäuse 15a geströmt ist, wird durch die Drehung eines Kompressorrades verdichtet, das in dem Kompressorgehäuse 15a sitzt. Die Einlassluft, die eine hohe Temperatur als ein Ergebnis der Verdichtung in dem Kompressorgehäuse 15a erreicht hat, wird in dem Zwischenkühler 16 gekühlt und strömt in das Einlassverzweigungsrohr 8. Bei Bedarf stellt das Einlassdrosselventil 13 die Strömungsrate der Einlassluft ein. Die Einlassluft, die in das Einlassverzweigungsrohr 8 geströmt ist, wird zu der Verbrennungskammer von jedem Zylinder 2 über eine entsprechende Abzweigung verteilt und wird unter Verwendung von Kraftstoff, der von einem entsprechenden Kraftstoffeinspritzventil 3 eingespritzt wird, als eine Zündquelle gezündet.
  • Andererseits ist ein Abgasabzweigungsrohr 18 mit dem Motor 1 verbunden. Jede Abzweigung des Abgasabzweigungsrohrs 18 steht mit einem entsprechenden Zylinder 2 über eine (nicht gezeigte) Auslassöffnung in Verbindung.
  • Das Abgasabzweigungsrohr 18 ist mit einem Turbinengehäuse 15b des Zentrifugal-Turboladers 15 verbunden. Das Turbinengehäuse 15b ist mit einem Abgasrohr 19 verbunden, das stromabwärtig von diesem mit einem (nicht gezeigten) Schalldämpfer verbunden ist.
  • Das Abgasrohr 19 erstreckt sich über einen Partikelfilter (der nachstehend einfach als Filter bezeichnet ist) 20, der einen NOx-Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art trägt. Ein Abgastemperatursensor 24 zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das der Temperatur des durch das Abgasrohr 19 strömenden Abgases entspricht, ist an dem Abgasrohr 19 stromaufwärtig von dem Filter 20 angebracht.
  • Ein Abgasdrosselventil 21 zum Einstellen der Strömungsrate des durch das Abgasrohr 19 strömenden Abgases ist in dem, Abgasrohr 19 stromabwärtig von dem Filter 20 angeordnet. Ein Abgasdrosselbetätigungsglied 22 ist an dem Abgasdrosselventil 21 angebracht. Das Abgasdrosselbetätigungsglied 22 besteht aus einem Schrittmotor und dergleichen und treibt das Abgasdrosselventil 21 in der Öffnungsrichtung und in der Schließrichtung an.
  • Bei dem somit aufgebauten Abgassystem wird ein in jedem der Zylinder 2 des Motors 1 verbranntes Gemisch (Verbrennungsgas) zu dem Abgasabzweigungsrohr 18 über die Auslassöffnung abgegeben und strömt dann von dem Abgasabzweigungsrohr 18 in das Turbinengehäuse 15b des Zentrifugal-Turboladers 15. Das in das Turbinengehäuse 15b geströmte Abgas dreht ein Turbinenrad mit der Hilfe seiner hydrodynamischen Energie. Das Turbinenrad ist drehbar in dem Turbinengehäuse 15b gestützt. In diesem Fall wird ein Drehmoment des Turbinenrades zu dem Kompressorrad in dem vorstehend erwähnten Kompressorgehäuse 15a übertragen.
  • Das von dem Turbinengehäuse 15b abgegebene Abgas strömt in den Filter 20 über das Abgasrohr 19. In dem Abgas enthaltene PMs (Partikelstoffe) werden gesammelt. Schädliche Gaskomponenten, die in dem Abgas enthalten sind, werden entfernt und gereinigt. Das Abgas, deren PMs durch den Filter 20 gesammelt worden sind und deren schädliche Gaskomponenten entfernt oder gereinigt worden sind, wird zu der Umgebung über den Schalldämpfer abgegeben. Bei Bedarf stellt das Abgasdrosselventil 21 die Strömungsrate des Abgases ein.
  • Das Abgasabzweigungsrohr 18 und das Einlassabzweigungsrohr 8 stehen miteinander über einen Abgasrezirkulationskanal (der als EGR-Kanal bezeichnet ist) 25 in Verbindung, durch den ein Teil des durch das Abgasabzweigungsrohr 18 strömenden Abgases zu dem Einlassabzweigungsrohr 8 rezirkuliert beziehungsweise zurückströmt. Der EGR-Kanal 25 erstreckt sich über ein Strömungsrateneinstellventil (das nachstehend als EGR-Ventil bezeichnet ist) 26. Das Strömungsrateneinstellventil 26 besteht aus einem elektromagnetischen Ventil und dergleichen und ändert die Strömungsrate des durch den EGR-Kanal 25 strömenden Abgases (das nachstehend als EGR-Gas bezeichnet ist) in Übereinstimmung mit der aufgebrachten Leistung.
  • Eine EGR-Kühleinrichtung 27 zum Kühlen des durch den EGR-Kanal 25 strömenden EGR-Gases ist in dem EGR-Kanal 25 stromaufwärtig von dem EGR-Ventil 26 angeordnet. Die EGR-Kühleinrichtung 27 ist mit einem (nicht gezeigten) Kühlmittelkanal versehen, durch den ein Teil des Kühlwassers zum Kühlen des Motors 1 zirkuliert.
  • Bei dem somit aufgebauten Abgasrezirkulationsmechanismus wird der EGR-Kanal 25 passierbar, wenn das EGR-Ventil 26 geöffnet ist. Ein Teil des durch das Abgasabzweigungsrohr 18 strömenden Abgases strömt in den EGR-Kanal 25, strömt durch die EGR- Kühleinrichtung 27 und wird in das Einlassabzweigungsrohr 8 eingeleitet.
  • In diesem Fall wird Wärme in der EGR-Kühleinrichtung 27 zwischen dem durch den EGR-Kanal strömenden EGR-Gas und dem Kühlmittel des Motors 1 ausgetauscht. Als ein Ergebnis wird das EGR-Gas gekühlt.
  • Das von dem Abgasabzweigungsrohr 18 zu dem Einlassabzweigungsrohr 8 über den EGR-Kanal 25 rezirkulierende EGR-Gas vermischt sich mit einem neuen Gemisch, das von einem stromaufwärtigen Abschnitt des Einlassabzweigungsrohrs 8geströmt ist, und wird in die Verbrennungskammern der Zylinder 2 eingeleitet.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass EGR-Gas inaktive Gaskomponenten enthält, die nicht selbstbrennend sind und die eine hohe thermische Kapazität haben wie beispielsweise Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Daher ist die Verbrennungstemperatur eines Gemisches gering, wenn es EGR-Gas enthält. Als ein Ergebnis wird die Erzeugungsmenge an Stickoxiden (NOx) verringert.
  • Wenn darüber hinaus EGR-Gas in der EGR-Kühleinrichtung 27 gekühlt wird, fällt die Temperatur des EGR-Gases selbst ab und sein Volumen wird verringert. Wenn somit EGR-Gas zu einer bestimmten Verbrennungskammer geliefert wird, steigt die Umgebungstemperatur in der Verbrennungskammer nicht unnötigerweise an, und die Menge (das Volumen) eines neuen zu der Verbrennungskammer gelieferten Gemisches nimmt auch nicht ab.
  • Der Filter 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben.
  • Die Fig. 2A und 2B zeigen Querschnitte des Filters 20. Fig. 2A zeigt eine Querschnittsansicht des Filters 20. Fig. 28 zeigt eine Längsschnittansicht des Filters 20.
  • Wie dies in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, ist der Filter 20 von einer sogenannten Wandströmungsart und hat eine Vielzahl an Abgasströmungskanälen 50 und 51, die sich parallel zueinander erstrecken. Diese Abgasströmungskanäle bestehen aus Abgaseinströmungskanälen 50, deren stromabwärtige Enden durch Pfropfen 52 verschlossen sind, und Abgasherausströmungskanälen 51, deren stromaufwärtige Enden durch Pfropfen 53 verschlossen sind. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die schraffierten Bereiche in Fig. 2A die Pfropfen 53 zeigen. Demgemäß sind die Abgashereinströmkanäle 50 und die Abgashinausströmkanäle 51 abwechselnd bei Zwischenordnungen von dünnen Teilungen 54 angeordnet. Anders ausgedrückt sind die Abgashereinströmkanäle 50 und die Abgashinausströmkanäle 51 derart angeordnet, dass jeder Abgashineinströmkanal 50 von vier Abgasherausströmkanälen 51 umgeben ist, und dass jeder Abgasherausströmkanal 51 von vier Abgashineinströmkanälen 50 umgeben ist.
  • Der Filter 20 ist aus einem porösen Material wie beispielsweise Cordierit hergestellt. Somit strömt, wie dies durch Pfeile in Fig. 2B gezeigt ist, Abgas, das in die Abgashereinströmkanäle 50 hineingeströmt ist, in benachbarte Abgasherausströmkanäle 51 durch die umgebenden Teilungen 54.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Trägerlagen, die aus Aluminiumoxid oder dergleichen hergestellt sind, an einer Umfangswandfläche von jedem Abgashineinströmungskanal 50 und an einer Umfangswandfläche von jedem Abgasherausströmkanal 51 d. h. sowohl an Flächen von jeder Teilung 54 und an Innenwandflächen der in den Teilungen 54 ausgebildeten Poren ausgebildet. Der Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art wird an den Trägerlagen getragen.
  • Nachstehend ist beschrieben, wie der an dem Filter gemäß diesem Ausführungsbeispiel getragene NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art funktioniert.
  • Beispielsweise hat der Filter 20 einen Träger, der aus Aluminiumoxid und zumindest einem Material hergestellt ist, das aus einem alkalinen Metall, wie beispielsweise Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li) oder Cäsium (Cs), einem Erdalkalimetall wie beispielsweise Barium (Ba) oder Calcium (Ca) und einem Seltenerdmetall wie beispielsweise Lanthan (La) oder Yttrium (Y) und einem Edelmetall wie beispielsweise Platin (Pt) ausgewählt worden ist, werden an dem Träger getragen. Dieses Ausführungsbeispiel weist einen NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art auf, der so aufgebaut ist, dass Barium (Ba) und Platin (Pt) an einem aus Aluminiumoxid oder dergleichen hergestellten Träger getragen werden und dass Ceroxid (Ce2O3) hinzugefügt worden ist, das zu einem Speicher von Sauerstoff an dem Träger in der Lage ist.
  • Der somit aufgebaute NOx-Katalysator absorbiert Stickoxide (NOx), die in dem Abgas enthalten sind, wenn das in den NOx- Katalysator strömende Abgas eine hohe Sauerstoffkonzentration aufzeigt.
  • Andererseits gibt der NOx-Katalysator die absorbierten Stickoxide (NOx) ab, wenn die Sauerstoffkonzentration des in den NOx-Katalysator strömenden Abgases abgenommen hat. Wenn in diesem Fall Reduktionskomponenten wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) in dem Abgas vorhanden ist, kann der NOx-Katalysator die von ihm abgebebenen Stickoxide (NOx) zu Stickstoff (N2) reduzieren.
  • Wenn der Motor 1 im Magerverbrennungsbetrieb ist, zeigt das von dem Motor 1 abgegebene Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff- Verhältnis und eine hohe Sauerstoffkonzentration. Somit absorbiert der NOx-Katalysator in dem Abgas enthaltene Stickoxide (NOx). Wenn jedoch der Motor 1 in dem Magerverbrennungsbetrieb eine lange Zeitspanne lang verbleibt, erreicht die NOx-Absorptionsfähigkeit des NOx-Katalysators seinen Grenzwert. Als ein Ergebnis verbleiben in dem Abgas enthaltene Stickoxide (NOx) in diesem, ohne durch den NOx- Katalysator entfernt zu werden.
  • Insbesondere in dem Fall eines als Dieselmotor aufgebauten Motors 1 wird ein Gemisch eines mageren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses in den meisten Betriebsbereichen verbrannt und das Abgas zeigt somit ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den meisten Betriebsbereichen. Daher neigt die NOx- Absorptionsfähigkeit des NOx-Katalysators dazu, ihren Grenzwert zu erreichen.
  • Wenn somit der Motor 1 im Magerverbrennungsbetrieb ist, ist es erforderlich, die Konzentration an in dem in den NOx-Katalysator strömenden Abgas enthaltenem Sauerstoff zu verringern, die Konzentration eines Reduktionsmittels zu erhöhen und durch den NOx-Katalysator absorbierte Stickoxide (NOx) abzugeben und zu reduzieren, bevor die NOx-Absorptionsfähigkeit des NOx- Katalysators ihren Grenzwert erreicht.
  • Als Verfahren zum Verringern der Sauerstoffkonzentration sind ein Hinzufügen des Kraftstoffs zu dem Abgas, die vorstehend erwähnte Niedrigtemperaturverbrennung, eine Verschiebung der Zeitabstimmung oder Anzahl an Häufigkeiten des Einspritzens des Kraftstoffs in die Zylinder 2 und dergleichen denkbar. Dieses Ausführungsbeispiel wendet einen Reduktionsmittelliefermechanismus an, der als ein Reduktionsmittel dienenden Kraftstoff (Leichtöl) dem durch das Abgasrohr 19 strömenden Abgas stromaufwärtig von dem Filter 20 hinzufügt. Der Reduktionsmittelliefermechanismus fügt Kraftstoff dem Abgas zu, wodurch die Konzentration an in dem in den Filter 20 strömenden Abgas enthaltenen Sauerstoff und die Konzentration des Reduktionsmittels verringert bzw. erhöht wird.
  • Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Reduktionsmittelliefermechanismus mit einem Düsenloch versehen, das zu dem Inneren des Abgasabzweigungsrohrs 18 gerichtet ist. Der Reduktionsmittelliefermechanismus hat ein Reduktionsmitteleinspritzventil 28, einen Reduktionsmittellieferkanal 29 und ein Verschlussventil 31. Das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 öffnet sich im Ansprechen auf ein Signal von einer ECU 35 und spritzt Kraftstoff ein. Von der Kraftstoffpumpe 6 abgegebener Kraftstoff wird in das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 durch den Reduktionsmittellieferkanal 29 eingeleitet. Das Verschlussventil 31 ist in dem Reduktionsmittellieferkanal 29 angeordnet, um das Hindurchströmen von Kraftstoff durch diesen hindurch zu verhindern.
  • Bei dem somit aufgebauten Reduktionsmittelliefermechanismus wird unter hohem Druck stehender von der Kraftstoffpumpe 6 abgegebener Kraftstoff zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 über den Reduktionsmittellieferkanal 29 geliefert. Das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 öffnet sich dann im Ansprechen auf ein Signal von der ECU 35 und der als ein Reduktionsmittel dienende Kraftstoff wird in das Abgasabzweigungsrohr 18 eingespritzt.
  • Das in das Abgasabzweigungsrohr 18 von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzte Reduktionsmittel verringert die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das von einem stromaufwärtigen Abschnitt des Abgasabzweigungsrohrs 18 strömt.
  • Das Abgas, das sich somit bildet und das eine niedrige Sauerstoffkonzentration aufzeigt, strömt in den Filter 20. Durch den Filter 20 absorbierte Stickoxide (NOx) werden abgegeben und zu Stickstoff (N2) reduziert.
  • Das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 schließt sich im Ansprechen auf ein Signal von der ECU 35, wodurch das Hinzufügen von Reduktionsmittel zu dem Abgasabzweigungsrohr 18 angehalten wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Kraftstoff hinzugefügt, indem er in das Abgas eingespritzt wird. Jedoch ist es ebenfalls geeignet, dass eine Niedrigtemperaturverbrennung für ein weiteres Zunehmen der Menge an EGR-Gas durch eine Zunahme bei der Rezirkulationsmenge des EGR-Gases ausgeführt wird, nachdem die Erzeugungsmenge an Ruß ihr Maximum erreicht hat. Desweiteren ist es außerdem geeignet, dass Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzventilen 3 bei einem Expansionshub, einem Auslasshub oder dergleichen des Motors 1 eingespritzt wird.
  • Bei dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Motor 1 ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 35 zum Steuern des Motors 1 mit dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Motor 1 kombiniert. Die ECU 35 steuert den Betriebsstatus des Motors 1 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors 1 oder mit einer Anfrage des Fahrers.
  • Verschiedene Sensoren wie beispielsweise der Common-Rail- Drucksensor 4a, der Luftströmungsmesser 11, der Einlasstemperatursensor 12, ein Einlassrohrdrucksensor 17, der Abgastemperatursensor 24, ein Kurbelpositionssensor 38, ein Kühlmitteltemperatursensor 34 und ein Gaspedalöffnungssensor 36 sind mit der ECU 35 über elektrische Leitungen verbunden. Ausgabesignale von diesen Sensoren werden in die ECU 35 eingegeben.
  • Andererseits sind die Kraftstoffeinspritzventile 3, das Einlassdrosselbetätigungsglied 14, das Auslassdrosselbetätigungsglied 22, das Reduktionsmitteleinspritzventil 28, das EGR-Ventil 26, das Verschlussventil 31 und dergleichen mit der ECU 35 über elektrische Leitungen verbunden. Die EDU 35 kann diese Komponenten steuern.
  • Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, hat die ECU 35 eine CPU 351, einen ROM 352, ein RAM 353, einen Sicherungs-RAM 354, einen Eingangsanschluss 356 und einen Ausgangsanschluss 375, die alle miteinander durch einen bidirektionalen Bus 350 verbunden sind. Die ECU 35 hat außerdem einen A/D-Wandler 355, der mit dem Eingangsanschluss 356 verbunden ist.
  • Ausgabesignale von den Sensoren, die zu digitalen Ausgabesignalen gestaltet sind, wie beispielsweise der Kobelpositionssensor 33, werden zu dem Eingangsanschluss 356 eingegeben. Diese Ausgabesignale werden zu der CPU 351 oder dem RAM 353 über den Eingangsanschluss 356 übertragen.
  • Ausgabesignale von diesen Sensoren, die als analoge Ausgabesignale gestaltet sind, wie beispielsweise der Common- Rail Drucksensor 4a, der Luftströmungsmesser 11, der Einlasstemperatursensor 12, Einlassvordrucksensor 17, der Abgastemperatursensor 24, der Kühlmitteltemperatursensor 34 und der Gaspedalöffnungssensor 36, werden zu dem Eingangsanschluss 356 über den A/D-Wandler 351 eingegeben. Diese Ausgabesignale werden zu der CPU 351 oder dem RAM 351 über den Eingangsanschluss 356 übertragen.
  • Ausgangsanschluss 357 ist mit den Kraftstoffeinspritzventilen 3, dem Einlassdrosselbetätigungsglied 14, dem Auslassdrosselbetätigungsglied 22, dem EGR-Ventil 26, dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28, dem Verschlussventil 31 und dergleichen über elektrische Leitungen verbunden. Von CPU 351 abgegebene Steuersignale werden zu den Kraftstoffeinspritzventilen 3, dem Einlassdrosselbetätigungsglied 14, dem Auslassdrosselbetätigungsglied 22, EGR-Ventil 26, dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 und dem Verschlussventil 31 über den Ausgangsanschluss 357 übertragen.
  • Anwendungsprogramme wie beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzsteuerroutine zum Steuern der Kraftstoffeinspritzventile 3, eine Einlassdrosselsteuerroutine zum Steuern des Einlassdrosselventils 13, eine Auslassdrosselsteuerroutine zum Steuern des Auslassdrosselventils 21, eine EGR-Steuerroutine zum Steuern des EGR-Ventils 26, eine NOx-Reinigungssteuerroutine zum Abgeben von absorbiertem NOx durch ein Hinzufügen von einem Reduktionsmittel zu dem Filter 20, eine Vergiftungsbeseitigungssteuerroutine zum Beseitigen von einem SOx-Vergiften des Filter 20 und eine PM-Verbrennungssteuerroutine zum Verbrennen und Entfernen des PM, das durch den Filter 20 gesammelt wird, sind in dem ROM 352 gespeichert.
  • Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Anwendungsprogrammen sind verschiedene Steuertabellen in dem ROM 352 gespeichert. Beispielsweise umfassen die Steuertabellen eine Kraftstoffeinspritzmengensteuertabelle, die eine Beziehung zwischen Betriebszuständen des Motors 1 und Basiskraftstoffeinspritzmengen zeigt (Basiskraftstoffeinspritzperioden), eine Kraftstoffeinspritzzeitsteuertabelle, die eine Beziehung zwischen Betriebszuständen des Motors 1 und Basiskraftstoffeinspritzzeiten zeigt, eine Einlassdrosselventilöffnungssteuertabelle, die eine Beziehung zwischen Betriebszuständen des Motors 1 und Zielöffnungen des Einlassdrosselventils 13 zeigt, eine Auslassdrosselventilöffnungssteuertabelle, die eine Beziehung zwischen Betriebszuständen des Motors 1 und Zielöffnungen des Auslassdrosselventils 21 zeigt, eine EGR-Ventil- Öffnungssteuertabelle, die eine Beziehung zwischen Betriebszuständen des Motors 1 und Zielöffnungen des EGR-Ventils 26 zeigt, eine Reduktionsmittelhinzufügmengensteuertabelle, die eine Beziehung zwischen Betriebszuständen des Motors 1 und Zielhinzufügmengen des Reduktionsmittels (oder Ziel-Luft- Kraftstoff-Verhältnisse des Abgases) zeigt, eine Reduktionsmitteleinspritzventilsteuertabelle, die Beziehung zwischen Zielhinzufügmengen des Reduktionsmittels und Öffnungsperioden des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 zeigt, und dergleichen.
  • Ausgabesignale von den Sensoren, von der CPU 351 erhaltene Berechnungsergebnis und dergleichen werden in dem RAM ab 353 gespeichert. Beispielsweise umfassen die Berechnungsergebnisse eine Motordrehzahl, die auf der Grundlage eines Zeitintervalls berechnet wird, bei der Kurbelpositionssensor 33 Impulssignale ausgibt. Diese Daten werden in die letzten Daten jedes mal dann überschrieben, wenn der Kurbelpositionssensor 33 ein Impulssignal ausgibt.
  • Der Sicherungs-RAM 354 ist ein nicht flüchtiger Speicher, der Daten selbst dann halten kann, nachdem der Motor 1 außer Betrieb ist.
  • Die CPU 351 arbeitet in Übereinstimmung mit den in dem ROM 352 gespeicherten Anwendungsprogrammen und führt die Kraftstoffeinspritzventilsteuerung, die Einlassdrosselsteuerung, die Auslassdrosselsteuerung, die EGR-Steuerung, NOx- Reinigungssteuerung, die Vergiftungswiederherstellsteuerung, die PM-Verbrennungssteuerung und dergleichen aus.
  • Beispielsweise führt die CPU 351 während der NOx- Reinigungssteuerung eine sogenannte Fettspitzensteuerung aus, bei der die Konzentration an Sauerstoff, das in dem in dem Filter 20 hinein strömenden Abgas enthalten ist, in einer Spitzenweise bei einem relativ kurzen Zyklus (bei einer kurzen Zeitspanne) reduziert wird.
  • Beim Ausführen der Fettspitzensteuerung bestimmt die CPU 351 bei einem vorbestimmten Zyklus, ob eine Bedingung zum Ausführen einer Fettspitzensteuerung erfüllt worden ist oder nicht. Beispielsweise ist diese Bedingung zum Ausführen der Fettspitzensteuerung, dass der Filter 20 aktiviert worden ist, dass der Ausgabesignalwert des Abgastemperatursensors 24 (die Abgastemperatur) gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist, die Vergiftungswiederherstellsteuerung nicht ausgeführt wird, oder dergleichen.
  • Wenn bestimmt worden ist, dass die Bedingung zum Ausführen der Fettspitzensteuerung, wie dies vorstehend beschrieben ist, erfüllt worden ist, steuert die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 derart, das als ein Reduktionsmittel dienender Kraftstoff von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in einer Spitzenweise eingespritzt wird. Somit gestaltet die CPU 351 vorübergehend das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Filter 20 strömenden Abgases gleich einem vorbestimmten fetten Ziel-Luft-Kraftstoff- Verhältnis.
  • Genauer gesagt liest die CPU 351 eine in dem RAM 353 gespeicherte Motordrehzahl, ein Ausgabesignal des Gaspedalöffnungssensor 36 (Gaspedalbetätigung oder Gaspedalöffnung), ein Ausgabesignalwert des Luftströmungsmessers 11 (Einlassluftmenge), ein Ausgabesignal des Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors, einer Kraftstoffeinspritzmengen und dergleichen.
  • Unter Verwendung der Motordrehzahl, der Gaspedalöffnung, der Einlassluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge als Parameter greift die CPU 351 auf eine in dem ROM 352 gespeicherte Reduktionsmittelhinzufügmengensteuertabelle zu und berechnet eine Hinzufügmenge (Zielhinzufügmenge) des Reduktionsmittels, die dazu erforderlich ist, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases gleich wie einem voreingestellten Ziel-Luft- Kraftstoff-Verhältnis wird.
  • Unter Verwendung der Zielhinzufügmenge als ein Parameter greift die CPU 351 dann auf die in dem ROM 352 gespeicherte Reduktionsmitteleinspritzventilsteuertabelle zu und berechnet eine Öffnungsperiode (Zielöffnungsperiode) des Reduktionsmitteleinspritzventils 28, die zum Einspritzen der Zielhinzufügmenge des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmitteleinspritzventil 2 erforderlich ist.
  • Wenn die Zielöffnungsperiode des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 berechnet worden ist, öffnet die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28.
  • Wenn die Zielöffnungsperiode nach dem Öffnen des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 verstrichen ist, schließt die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28. Wenn das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 somit für die Zielöffnungsperiode geöffnet ist, wird die Zielhinzufügmenge an Kraftstoff von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in das Abgasabzweigungsrohr 18 eingespritzt. Das von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzte Reduktionsmittel vermischt sich mit dem Abgas, das von einem stromaufwärtigen Abschnitt des Abgasabzweigungsrohrs 18 geströmt ist, bildet ein Gemisch mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und strömt in den Filter 20.
  • Als ein Ergebnis ändert sich bei dem in den Filter 20 strömenden Abgas die Sauerstoffkonzentration bei einem relativ kurzen Zyklus. Somit wiederholt der Filter 20 das Absorbieren der Stickoxide (NOx) und das Abgeben/die Reduktion an Stickoxiden (NOx) abwechselnd bei einem kurzen Zyklus.
  • Bei Ausführen der Vergiftungsbeseitigungssteuerung führt die CPU 351 dann Vergiftungswiederherstellprozesse so aus, dass von der Vergiftung des Filter 20 durch die Oxide eine Wiederherstellung ausgeführt wird.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass der Motor 1 einen Schwefel (S) enthaltenden Kraftstoff verwenden kann. Wenn ein derartiger Kraftstoff in dem Motor 1 verbrennt, werden Schwefeloxide (SOx) wie beispielsweise Schwefeldioxid (SO2) und Schwefeltrioxid (SO3) hergestellt.
  • Schwefeloxide (SOx) strömen in den Filter 20 zusammen mit dem Abgas und werden durch den Filter 20 gemäß dem gleichen Mechanismus wie in dem Fall der Stickoxide (NOx) absorbiert.
  • Genauer gesagt werden, wenn das in den Filter 20 strömende Abgas eine hohe Sauerstoffkonzentration aufzeigt, in dem Abgas enthaltene Schwefeloxide (SOx) wie beispielsweise Schwefeldioxid (SO2) und Schwefeltrioxid (SO3) an der Oberfläche aus Platin (Pt) oxidiert und dann durch den Filter 20 in Form von Sulfationen (SO4 2-) absorbiert. Darüber hinaus verbinden sich die durch den Filter absorbierten Sulfationen (SO4 2-) mit Bariumoxid (BaO) und bilden Bariumsulfat (BaSO4).
  • Es sollte hierbei verständlich sein, dass Bariumsulfat (BaSO4) stabiler ist und seine Zersetzung unwahrscheinlicher als bei Bariumnitrat (Ba(NO3)2)ist. Selbst wenn die Sauerstoffkonzentration des in den Filter 20 strömenden Abgases abgenommen hat, verbleibt Bariumsulfat (BaSO4) in dem Filter 20 anstatt dass es zersetzt wird.
  • Wenn die Menge an Bariumsulfat (BaSO4) in dem Filter 20 zunimmt, nimmt die Menge an Bariumoxid (BaO), die zu einem Absorbieren der Stickoxide (NOx) beitragen kann, demgemäß ab. Dies führt zu einer sogenannten Schwefelvergiftung, die eine Verschlechterung bei der NOx Absorptionsleistung des Filters 20 bewirkt.
  • Gemäß einem beispielartigen Verfahren zum Beseitigen einer Schwefelvergiftung des Filters 20 wird die Umgebungstemperatur des Filters 20 auf einen hohen Temperaturbereich von ungefähr 600 bis 650°C erwärmt, und die Sauerstoffkonzentration des in den Filter 20 strömenden Abgases wird verringert, wodurch das durch den Filter 20 absorbierte Bariumsulfat (BaSO4) in SO3 - und SO4 - thermisch zersetzt wird. Dann wird bewirkt, dass SO3 - und SO4 - mit Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO), die in dem Abgas enthalten sind, reagieren und zu gasförmigem SO2 - reduziert werden.
  • Somit sind die Vergiftungswiederherstellprozesse gemäß diesem Ausführungsbeispiel derart gestaltet, dass die CPU 351 zuerst eine Katalysatorerwärmungssteuerung zum Erwärmen der Betttemperatur des Filters 20 ausführt und dann die Sauerstoffkonzentration des in den Filter 20 strömenden Abgases verringert.
  • Beim Ausführen der Katalysatorerwärmungssteuerung kann die CPU 351 beispielsweise so gestaltet sein, dass Kraftstoff von jedem Kraftstoffeinspritzventil 3 in Sekundärweise durch einen Expansionshub von einem entsprechenden Zylinder 2 eingespritzt wird, um Kraftstoff dem Abgas von einem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 hinzuzufügen, um dadurch nicht verbrannte Komponenten des Kraftstoffs in dem Filter 20 zu oxidieren und das Bett des Filters 20 mittels der durch die Oxidation erzeugten Wärme zu erwärmen.
  • Wenn jedoch der Filter 20 außerordentlich erwärmt worden ist, kann eine thermische Verschlechterung des Filters 20 herbeigeführt werden. Somit wird das Ausführen einer Rückkopplungssteuerung der Hinzufügmenge des Kraftstoffs und der Sekundäreinspritzmenge des Kraftstoffs auf der Grundlage eines Ausgabesignalwertes des Abgastemperatursensors 24 bevorzugt.
  • Wenn die Betttemperatur des Filters 20 auf einen hohen Temperaturbereich von ungefähr 600 bis 650°C durch die vorstehend erwähnten Katalysatorerwärmungsprozesse angestiegen ist, bewirkt die CPU 351, dass das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 Kraftstoff so einspritzt, dass die Sauerstoffkonzentration des in den Filter 20 strömenden Abgases verringert wird.
  • Wenn eine überschüssige Menge an Kraftstoff von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzt wird, kann der Kraftstoff in dem Filter 20 plötzlich verbrennen und diesen überhitzen. Andererseits kann der Filter 20 unnötig durch die überschüssige Menge an von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzten Kraftstoff gekühlt werden. Daher wird bevorzugt, dass die CPU 351 eine Rückkopplungssteuerung der Menge an von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzten Kraftstoff auf der Grundlage eines Ausgabesignals eines (nicht gezeigten) Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ausführt.
  • Wenn die Vergiftungswiederherstellprozesse somit ausgeführt sind, nimmt die Sauerstoffkonzentration des in den Filter 20 strömenden Abgases ab, solange die Bettemperatur des Filters 20 hoch ist. Dann wird das durch den Filter 20 absorbierte Bariumsulfat (BaSO4) thermisch in SO3 - und SO4 - zerlegt. Diese SO3 - und SO4 - reagieren mit Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO), die in dem Abgas enthalten sind und werden reduziert, wodurch der Filter 20 von der Schwefelvergiftung wiederhergestellt wird.
  • Andererseits enthält, wie dies vorstehend beschrieben ist, der Filter 20 Ceroxid (Ce2O3), das zu einem Speichern von Sauerstoff in der Lage ist. Ceroxid (Ce2O3) gibt aktiv Sauerstoff zum Oxidieren und Reinigen von PMs (Partikelstoffen) ab, das heißt in dem Abgas des Motors 1 enthaltenen Partikeln. Wenn jedoch die Sauerstoffkonzentration des Abgases abnimmt, beginnen das vorstehend erwähnte Ceroxid (Ce2O3) und dergleichen mit dem Abgeben von adsorbiertem Sauerstoff (O2). Daher ist es, solange der adsorbierte Sauerstoff (O2) abgegeben wird, unwahrscheinlich, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett wird, selbst wenn der Kraftstoff dem Abgassystem so hinzugefügt wird, dass das Luft- Kraftstoff-Verhältnis zu der fetten Seite hin verschoben wird.
  • Selbst wenn gemäß Fig. 4 (das Hinzufügen von Kraftstoff oder dergleichen) zum Verschieben des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases von der mageren zu der fetten Seite einmal ausgeführt wird, verbleibt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Dutzende Sekunden lang und verschiebt sich nicht sofort zu der fetten Seite. Daher kann in einigen Fällen der NOx-Katalysator nicht in ausreichender Weise von der Schwefelvergiftung wiederhergestellt werden. Darüber hinaus beginnt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, die Betttemperatur des Filters 20 mit dem Abfall von 600°C, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Verschiebung zu der fetten Seite hin beginnt. Somit kann es schwierig werden, den NOx-Katalysator in ausreichender Weise von der Schwefelvergiftung wiederherzustellen.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist gestaltet, um die folgende Störung zuvor vor der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung auszuführen und sicherzustellen, dass das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Abgases sich schnell zu der fetten Seite hin verschiebt.
  • Bei der in Fig. 5 beispielartig dargestellten Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung wird eine Fettspitze ausgeführt, während die Katalysatorerwärmungssteuerung zum Anheben der Betttemperatur des Filters 20 ausgeführt wird. Die Fettspitze wird einige Male ausgeführt. Da das Luft-Kraftstoff- Verhältnis während der Katalysatorerwärmungssteuerung aufgrund der Fettspitze abnimmt, wird Sauerstoff (O2), der durch den NOx- Katalysator adsorbiert worden ist, während das Abgas eine überschüssige Menge an Luft enthält und somit ein mageres Luft- Kraftstoff-Verhältnis zeigt, abgegeben. Somit gibt es kaum Sauerstoff (O2), der während der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung abgegeben wird. Obwohl die Fettspitze hierbei bei Intervallen von einigen Sekunden wie beispielsweise 2,5 Sekunden ausgeführt wird, ist der Modus zum Ausführen der Fettspitze nicht spezifisch beschränkt.
  • Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel wird die Betttemperatur des NOx-Katalysators außerdem bei oberhalb von 600°C durch das Ausführen der Fettspitze gehalten. Das Ausgabesignal von dem A/F Sensor wird außerdem zu der fetten Seite schnell verschoben, indem Kraftstoff zu dem Abgassystem hinzugefügt wird. Das heißt, die O2-Speicherung wird annähernd beseitigt.
  • Fig. 6 zeigt, dass die O2-Speicherzeit verringert wird, indem die Fettspitze selbst in dem Fall ausgeführt wird, bei dem der an dem Filter getragene Katalysator eine vorbestimmte Menge an Ceroxid (Ce2O3) enthält und bei dem der Filter bei einer Umgebung mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Die beiden hierbei gezeigten beispielartigen Filter unterscheiden sich in der pro Liter des Katalysators enthaltenen Menge an Ceroxid (Ce2O3). Während einer von ihnen (der nachstehend als der Ce20 g/L-Filter bezeichnet ist) 20 g an Ceroxid (Ce2O3) pro Liter des Katalysators enthält, enthält der andere (der nachstehend als der Ce6 g/L-Filter bezeichnet ist) 6 g an Ceroxid (Ce2O3) pro Liter des Katalysators.
  • Die Abszissenachse in Fig. 6 zeigt die Zeitdauer, bei der das Abgas das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeigt. Die Ordinatenachse von Fig. 6 zeigt die Sauerstoffspeicherzeit d. h. die Zeitspanne, bei der Sauerstoff (O2) kontinuierlich von dem Filter im Ansprechen auf den Abfall der Sauerstoffkonzentration des Abgases abgibt.
  • In Fig. 6 zeigen Vierecke (□) Zeitfolgeänderungen der Sauerstoffspeicherzeit des Ce20 g/L-Filters und Dreiecke (▵) Zeitabfolgeänderungen der Sauerstoffspeicherzeit des Ce6 g/L- Filters. Eine dünne Linie zeigt die durchschnittlichen Änderungen der Sauerstoffspeicherzeit des Ce20 g/L-Filters und eine dicke Linie zeigt die durchschnittlichen Änderungen der Sauerstoffspeicherzeit des Ce6 g/L-Filters.
  • Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel wird die Fettspitze bei Intervallen von 2,5 Sekunden ausgeführt. In dem Fall des Ce20 g/L-Filters wird die Sauerstoffspeicherzeit auf 10 Sekunden und weniger selbst dann verringert, wenn die Menge an Luft überschüssig 60 Sekunden lang verbleibt, d. h. selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 60 Sekunden lang mager bleibt. In dem Fall des Ce6 g/L-Filters wird die Sauerstoffspeicherzeit auf ungefähr 5 Sekunden verringert.
  • Obwohl der Fall, bei dem Fettspitze bei den vorbestimmten Intervallen (2,5 Sekunden) ausgeführt wird, hier gezeigt ist, ist es ebenfalls geeignet, dass die Fettspitze bei Intervallen einer längeren Zeitspanne ausgeführt wird und dass die Kraftstoffmenge, die jedes Mal bei der Fettspitze hinzugefügt wird, erhöht wird.
  • Die Fettspitze kann einige Male während der Erwärmungssteuerung ausgeführt werden, wie dies vorstehend beschrieben ist, oder sie kann intensiv bei erhöhter Hinzufügungsmenge an Kraftstoff bei Verlangsamung des Fahrzeugs bei der letzten Stufe der Erwärmungssteuerung oder unmittelbar nach der Erwärmungssteuerung ausgeführt werden.
  • Wenn die Fettspitze somit während der Erwärmungssteuerung oder unmittelbar nach der Erwärmungssteuerung ausgeführt wird, verschiebt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den NOx- Katalysator strömenden Abgases zu der fetten Seite schnell aufgrund der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung. D. h. die CPU 351 bewirkt, dass das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 Kraftstoff so einspritzt, dass die Sauerstoffkonzentration des in den Filters 20 strömenden Abgases geringer wird und das Wiederherstellen von der Schwefelvergiftung wird unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung ohne Verzögerung gestartet.
  • Fig. 7 zeigt einen beispielartigen Fall, bei dem eine Fettspitze während der Erwärmungssteuerung ausgeführt wird. Wie dies durch A gezeigt ist, verschiebt sich das als ein Ausgabesignal des A/F-Sensors wiedergegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis (das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des in den Filter 20 strömenden Abgases) vorübergehend bei Intervallen einer bestimmten Zeitspanne zu der fetten Seite. In dem somit die Fettspitze einer Vielzahl oft ausgeführt wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Erwärmungssteuerung verringert. Da in diesem Zustand Sauerstoff allmählich von den NOx-Katalysator abgegeben wird, wird verhindert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung aufgrund des O2- Speichereffekts bleibt. Wie dies durch B gezeigt ist, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis sofort fett, wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung im Ansprechen auf eine Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit gestartet wird. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett wird, beginnt der NOx- Katalysator mit dem Abgeben von Schwefel sofort, wie dies durch C gezeigt ist.
  • Fig. 8 zeigt einen Fall des zugehörigen Stands der Technik als ein Vergleichsbeispiel. Wenn eine Verschiebung von einer normalen Erwärmungssteuerung zu der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung somit ohne Ausführen einer Fettspitze ausgeführt wird, bleibt das Luft-Kraftstoff- Verhältnis nahe bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis Dutzende Sekunden lang und verschiebt sich dann zu der fetten Seite. Daher eilt die Zeit zum Abgeben von Schwefel nach. Somit ist es gemäß dem Verfahren auf der Grundlage des vorstehend erwähnten Stands der Technik sehr wahrscheinlich, dass die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung unmöglich ist, wenn vor einer Ampel beispielsweise eine Zeitspanne von 30 Sekunden bis zu einer Minute lang auf ein Umschalten auf Grün gewartet wird.
  • Jedoch wird gemäß der Steuerung von diesem Ausführungsbeispiel die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung sogar für eine kurze Zeitspanne wie beispielsweise eine Minute ausgeführt, wodurch das Abgeben von Schwefel möglich wird. Insbesondere kann die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung Schritt für Schritt ausgeführt werden, wenn auf ein Umschalten einer Ampel auf Grün mehrere Male gewartet wird. Daher nimmt die Anzahl an Möglichkeiten zum Verhindern von Ansammeln von Schwefeloxiden in demNOx-Katalysator erheblich zu. Somit kann verhindert werden, dass sich der NOx-Katalysator durch die Schwefelvergiftung verschlechtert.
  • Der Ablauf der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung und der Erwärmungssteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben.
  • Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm des Ablaufs der Erwärmungssteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
  • Es wird bei Schritt S101 bestimmt, ob die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung auszuführen ist oder nicht. Diese Bestimmung kann auf der Grundlage einer Hinzufügkraftstoffmenge, eines Abgabesignals von einem (nicht gezeigten) NOx-Sensor, einer Fahrzeugfahrentfernung oder dergleichen ausgeführt werden. Da im Kraftstoff enthaltene Schwefelbestandteile den an dem Filter 20 getragenen Schwefelbestandteile den an dem Filter 20 getragenen NOx- Katalysator der Adsorptions-Reduktions-Art vergiften, ist es ebenfalls geeignet, dass die Hinzufügmenge an Kraftstoff in dem RAM 353 gespeichert wird und dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung unter der Bedingung gestartet wird, dass die Hinzufügmenge an Kraftstoff eine vorbestimmte Menge erreicht. Wenn sich die Schwefelvergiftung ausbreitet, nimmt die durch den NOx-Katalysator der Adsorptions- Reduktions-Art absorbierte Menge an NOx ab und die stromabwärtig von dem Filter 20 strömende Menge an NOx nimmt zu. Somit ist es außerdem geeignet, dass ein (nicht gezeigter) NOx-Sensor stromabwärtig von dem Filter 20 angeordnet wird, dass ein Abgabesignal des NOx-Sensors überwacht wird und dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung unter der Bedingung gestartet wird, dass die Menge an strömendem NOx gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Menge wird. Darüber hinaus ist es außerdem geeignet, dass die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung als erforderlich erachtet wird, wenn die Fahrzeugfahrentfernung gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert geworden ist und dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung unter der Bedingung gestartet wird, dass die Fahrzeugfahrentfernung gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert ist.
  • Wenn das Ergebnis bei Schritt S101 positiv ist, wird der Ablauf von Schritt S102 ausgeführt. Wenn andererseits das Ergebnis bei Schritt S101 negativ ist, wird die vorliegende Routine beendet.
  • Bei Schritt S102 wird bestimmt, ob die Erwärmungssteuerung des Filters 20 zu starten ist oder nicht. Die Erwärmungssteuerung wird gestartet, wenn der Verbrennungsmotor im Niedriglastbereich ist.
  • Wenn das Ergebnis bei Schritt S102 positiv ist, wird der Ablauf von Schritt S103 ausgeführt. Wenn das Ergebnis bei Schritt S102 aus dem Grund negativ ist, dass der Verbrennungsmotor nicht im Niedriglastbereich ist, wird der Ablauf von Schritt S103 ausgeführt, wenn sich der Verbrennungsmotor danach in den Niedriglastbereich verschoben hat.
  • Bei Schritt S103 werden sowohl das Hinzufügen von Kraftstoff zu dem Abgassystem als auch die Fettspitze ausgeführt, um den Filter 20 zu erwärmen.
  • Es wird dann bei Schritt S104 bestimmt, ob die Betttemperatur des Filters 20 gleich wie oder höher als 600°C ist oder nicht. Wenn die Betttemperatur des Filters 20 gleich wie oder höher als 600°C ist, wird der Ablauf von Schritt S105 ausgeführt. Wenn die Betttemperatur des Filters 20 geringer als 600°C ist, wird die Erwärmungssteuerung weiter bei Schritt S103 ausgeführt. Der Ablauf von Schritt S105 wird ausgeführt, wenn die Betttemperatur des Filters 20 gleich wie oder höher als 600°C geworden ist.
  • Es wird bei Schritt S105 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor im Niedriglastbereich ist oder nicht. Wenn der Verbrennungsmotor im Niedriglastbereich ist, wird die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung bei Schritt S106 ausgeführt. Wenn der Verbrennungsmotor nicht im Niedriglastbereich ist, wird die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung nicht ausgeführt. Lediglich nachdem der Verbrennungsmotor sich in den Niedriglastbetrieb verschoben hat, wird die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung bei Schritt S106 ausgeführt wird.
  • Wie dies vorstehend beschrieben ist, beseitigt die Abgasreinigungsvorrichtung von diesem Ausführungsbeispiel fast die Zeitspanne, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht fett werden kann, aufgrund des von einem NOx-Absorptionsmittel abgegebenen Sauerstoffs (O2), obwohl Kraftstoff zu dem Abgassystem zum Ausführen der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung hinzugefügt wird. Demgemäß kann das NOx-Absorptionsmittel von der Schwefelvergiftung innerhalb einer kurzen Zeitspanne wiederhergestellt werden.
  • Da das NOx von der Schwefelvergiftung in einer kurzen Zeitspanne wiederhergestellt werden kann, wird die Anzahl an Möglichkeiten erheblich erhöht, bei denen die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung ausgeführt werden kann. Somit wird der Grad der Schwefelvergiftung verringert, wodurch verhindert werden kann, dass das NOx-Absorptionsmittel durch die Schwefelvergiftung verschlechtert wird.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch das NOx-Absorptionsmittel absorbierten Sauerstoff (O2) zuvor abgeben, bevor die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung des NOx-Katalysators gestartet wird. Daher wird verhindert, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung durch das Speichern von O2 nacheilt, und die für die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung erforderliche Zeitspanne wird verkürzt. Demgemäß kann die Anzahl an Möglichkeiten erhöht werden, bei denen die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung ausgeführt wird. Als ein Ergebnis werden der Effekt zum Ermöglichen eines wirkungsvollen Vermeidens eines Zustandes, bei dem in dem Abgas enthaltenes NOx nicht durch den NOx-Katalysator absorbiert wird, und der Effekt des Ermöglichens eines Verhinderns eines Verschlechterns des NOx-Katalysators durch das Schwefelvergiften erzielt.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat ein NOx-Absorptionsmittel, das in dem Abgas enthaltenes NOx absorbiert, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufzeigt und das das absorbierte NOx abgibt, wenn das in das NOx- Absorptionsmittel strömende Abgas stöchiometrisch oder fett wird, und eine Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung für ein Ausführen einer Erwärmungssteuerung (S103) und einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) des NOx- Absorptionsmittels. Da die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases verringert und somit Sauerstoff (O2), das durch das NOx-Absorptionsmittel absorbiert worden ist, beim Ausführen der Erwärmungssteuerung (S103) vor dem Starten der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) des NOx-Absorptionsmittels abgibt, wird verhindert, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung durch das Speichern von Sauerstoff verzögert wird.

Claims (10)

1. Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) mit:
einem NOx-Absorptionsmittel, das in dem Abgas enthaltenes NOx absorbiert, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufzeigt, und das das absorbierte NOx abgibt, wenn das in das NOx- Absorptionsmittel strömende Abgas stöchiometrisch oder fett wird; und
einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung zum Ausführen einer Erwärmungssteuerung (S103) und einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) des NOx- Absorptionsmittels,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuereinrichtung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases verringert und somit durch das NOx-Absorptionsmittel adsorbierten Sauerstoff (O2) abgibt beim Ausführen der Erwärmungssteuerung (S103) vor dem Starten der Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) des NOx-Absorptionsmittels.
2. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungssteuerung (S103) ausgeführt wird durch ein Hinzufügen von für den Verbrennungsmotor (1) gedachten Kraftstoff zu einem Abgassystem.
3. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungssteuerung (S103) durch eine Fettspitzensteuerung ausgeführt wird, bei der die Sauerstoffkonzentration des Abgases wiederholt in einer Spitzenweise verringert wird.
4. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor (1) mit einem Filter (20) versehen ist, der zu einem vorübergehenden Einfangen von Partikelstoffen (PMs) in der Lage ist, die in dem Abgas enthalten sind, und
das NOx-Absorptionsmittel an dem Filter (20) getragen wird.
5. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein O2-Absorptionsmittel, das zu einem Absorbieren von Sauerstoff (O2) in der Lage ist, an dem Filter (20) getragen wird.
6. Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) ausgeführt wird, indem Kraftstoff für den Verbrennungsmotor (1) dem Abgassystem hinzugefügt wird, wenn der Verbrennungsmotor (1) im Niedriglastbetrieb ist.
7. Abgasreinigungsverfahren für eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (1), die mit einem NOx- Absorptionsmittel ausgerüstet ist, das in dem Abgas enthaltenes NOx absorbiert, wenn das in das NOx-Absorptionsmittel strömende Abgas ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufzeigt, und das das absorbierte NOx abgibt, wenn das in das NOx- Absorptionsmittel strömende Abgas stöchiometrisch oder fett wird,
gekennzeichnet durch
die folgenden Schritte:
Ausführen einer Erwärmungssteuerung (S103), bei der die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels erhöht, wird durch ein Verringern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und somit ein Abgeben von Sauerstoff (O2), der durch das NOx- Absorptionsmittel absorbiert worden ist; und
Ausführen einer Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) nach der Erwärmungssteuerung (S103).
8. Abgasreinigungsverfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungssteuerung (S103) ausgeführt wird durch ein Hinzufügen von Kraftstoff für den Verbrennungsmotor (1) zu einem Abgassystem.
9. Abgasreinigungsverfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungssteuerung (S103) durch eine Fettspitzensteuerung ausgeführt wird, bei der die Sauerstoffkonzentration des Abgases wiederholt in einer Spitzenweise verringert wird.
10. Abgasreinigungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelvergiftungswiederherstellsteuerung (S106) ausgeführt wird durch ein Hinzufügen von Kraftstoff für den Verbrennungsmotor (1) zu dem Abgassystem, wenn der Verbrennungsmotor (1) im Niedriglastbetrieb ist.
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