DE10249880A1 - Emission control device and emission control method of an internal combustion engine - Google Patents

Emission control device and emission control method of an internal combustion engine

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Abstract

Eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst einen NOx-Katalysator (20), eine Aufwärmeinrichtung (28) zum Erwärmen des NOx-Katalysators (20) und eine Betriebszustanderfassungseinrichtung (33, 36) zum Erfassen des Zustands des Betriebs des Verbrennungsmotors (1). An emission control device includes a NOx catalyst (20), a heating device (28) for heating of the NOx catalyst (20) and an operating condition detecting means (33, 36) for detecting the state of operation of the engine (1). Die Aufwärmeinrichtung (28) erwärmt den NOx-Katalysator (20) durch Setzen einer Zieltemperatur auf der Grundlage eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1), der durch die Betriebszustanderfassungseinrichtung (33, 36) erfasst wird. The heating device (28) heats the NOx catalyst (20) by setting a target temperature on the basis of an operating state of the engine (1) by the operating condition detecting means (33, 36) is detected. Wenn sich der Verbrennungsmotor (1) in einem Hochlastzustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators (20) geeignet ist, erwärmt die Aufwärmeinrichtung (28) den NOx-Katalysator (20) nicht. When the internal combustion engine (1) is in a heavy load state which is not suitable for heating of the NOx catalyst (20), the heating device (28) does not heat the NOx catalyst (20). Daher ist die Emissionssteuerungsvorrichtung in der Lage, eine Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu steuern, und ist in der Lage, die Temperatur des NOx-Katalysators auf eine Temperatur rasch anzuheben, die eine Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet, wenn eine für die Schwefelvergiftungswiederherstellung erforderliche Bedingung erfüllt ist. Therefore, the emission control device is able to control a deterioration in fuel economy and is able to raise the temperature of the NOx catalyst rapidly to a temperature that allows for sulfur poisoning recovery when a required for the sulfur poisoning recovery condition is satisfied.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Emissionssteuerungsvorrichtung und ein Emissionssteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine. The invention relates to an emission control device and an emission control method for an internal combustion engine.
  • In der Vergangenheit wurde eine Technologie, bei der ein NOx- Katalysator in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, in dem Bereich von Brennkraftmaschinen, die in Motorfahrzeugen und dgl. eingebaut sind, und insbesondere bei Magerverbrennungsbenzinmotoren und Dieselmotoren vorgeschlagen, die in der Lage sind, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zustand überschüssigen Sauerstoffs zu verbrennen (im Allgemeinen als ein mageres Luftkraftstoffverhältnisgemisch bezeichnet). In the past, a technology in which a NOx catalyst is disposed in an exhaust system of an internal combustion engine, in the range of internal combustion engines, which are installed in motor vehicles and the like., And proposed, in particular in lean-burn gasoline engines and diesel engines that are capable of to burn an air-fuel mixture in a state of excess oxygen (generally referred to as a lean air-fuel ratio mixture). Ein bekannter NOx-Katalysator ist ein NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart, der Stickstoffoxide (NOx) aus dem Abgas absorbiert und speichert, wenn die Abgaseinströmung eine hohe Sauerstoffkonzentration hat, und der die gespeicherten Stickstoffoxide (NOx) ablässt und deren Reduktion zu Stickstoff (N 2 ) verursacht, wenn die Abgaseinströmung eine niedrige Sauerstoffkonzentration hat und ein Reduktionsmittel anwesend ist. A known NOx catalyst is a NOx catalyst of storage reduction type, the nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas absorbs and stores when the Abgaseinströmung has a high oxygen concentration, and the stored nitrogen oxides (NOx) discharges and their reduction to nitrogen (N 2 ) caused when the Abgaseinströmung has a low concentration of oxygen and a reducing agent is present.
  • Wenn ein solcher NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart in dem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, absorbiert der NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart Stickstoffoxide (NOx) aus dem Abgas, wenn der Verbrennungsmotor in einer mageren Verbrennungsbetriebsart betrieben wird und daher das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases hoch wird. When such an NOx catalyst of storage reduction type is disposed in the exhaust system of an internal combustion engine, the NOx catalyst of storage reduction type nitrogen oxide absorbed (NOx) from the exhaust gas, when the internal combustion engine is operated in a lean combustion mode and thus the air / fuel ratio of the exhaust gas becomes high , Wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOx- Katalysator der Speicherreduktionsbauart strömt, niedrig wird, lässt der NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart Stickstoffoxide (NOx) ab und verursacht ihre Reduktion in Stickstoff (N 2 ). If the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst of storage reduction type is low, the NOx catalyst of storage reduction type nitrogen oxide can be from (NOx) and causes their reduction in nitrogen (N 2).
  • Der NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart absorbiert und speichert auch Schwefeloxide (SOx) durch den gleichen Mechanismus wie bei NOx. The NOx catalyst of storage reduction type absorbs and stores and sulfur oxides (SOx) by the same mechanism as for NOx. Schwefeloxide (SOx) werden durch die Verbrennung von Schwefelbestandteilen ausgebildet, die in dem Kraftstoff enthalten sind. Sulfur oxides (SOx) are formed by the combustion of sulfur components contained in the fuel. SOx, der in dem Katalysator gespeichert ist, wird weniger einfach abgelassen als NOx und wird daher an dem NOx-Katalysator gesammelt. SOx stored in the catalyst is less easily discharged as NOx and is therefore collected at the NOx catalyst. Die Sammlung von SOx wird als Schwefelvergiftung (SOx-vergiftung) bezeichnet. The collection of SOx is called sulfur poisoning (SOx poisoning). Wenn der NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart der SOx- Vergiftung unterliegt, fällt die NOx-Entfernungsrate ab. When the NOx catalyst of storage reduction type of SOx poisoning subject, the NOx removal rate decreases. Daher ist es notwendig, den NOx-Katalysator einem Vergiftungswiederherstellungsprozess zum Wiederherstellen des NOx-Katalysators von der SOx-Vergiftung mit einer geeigneten Zeitabstimmung zu unterziehen. Therefore, it is necessary to subject the NOx catalyst any poisoning recovery process for recovering the NOx catalyst from SOx poisoning at an appropriate timing. Der Vergiftungswiederherstellungsprozess wird durch Verursachen, dass das Abgas mit einer verringerten Sauerstoffkonzentration durch den NOx-Katalysator strömt, erzielt, während der NOx- Katalysator auf einer hohen Temperatur gehalten wird (bspw. ungefähr 600°C bis 650°C). The poisoning recovery process is achieved by causing the exhaust gas flows with a reduced oxygen concentration through the NOx catalyst while the NOx catalyst is maintained at a high temperature (eg. About 600 ° C to 650 ° C).
  • Während des Magerverbrennungsbetriebs ist jedoch die Abgastemperatur niedrig, so dass es nicht einfach ist, den NOx- Katalysator auf eine Temperatur zu erwärmen, die für die Wiederherstellung von der SOx-Vergiftung benötigt wird, wenn ein normaler Betriebszustand aufrecht erhalten wird. During lean burn operation, however, the exhaust gas temperature is low, so it is not easy to heat the NOx catalyst to a temperature that is needed for recovery of the SOx poisoning when a normal operating condition is maintained. In dieser Situation wird jedoch die Zuführung eines Reduktionsmittels (Kraftstoff) in das Abgas die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verringern, während die Temperatur des Katalysators ansteigt. In this situation, however, the supply of a reducing agent (fuel) in the exhaust gas will reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, while the temperature of the catalyst increases.
  • Bspw. For example. hält eine Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-343836 offenbart ist, im Wesentlichen das Luft/Kraftstoffverhältnis, das in den NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart einströmt, in der Umgebung eines stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnisses und macht das Luft/Kraftstoffverhältnis intermittierend niedriger als das stöichiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, wenn die Wiederherstellung des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart von der Vergiftung notwendig wird. maintains an internal combustion engine emission control apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open. No. 11-343836, basically, the air / fuel ratio flowing into the NOx catalyst of storage reduction type, in the vicinity of a stoichiometric air fuel ratio and making the air / fuel ratio is intermittently lower than the stoichiometric air / fuel ratio when the recovery of the NOx catalyst of storage reduction type of poisoning is required. Aufgrund dieses Betriebs wird das Luft/Kraftstoffverhältnis in der Umgebung des stöichiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses für die meiste Zeit während des Vergiftungswiederherstellungsprozesses gehalten, so dass die Erzeugung von Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) in dem Abgas minimiert werden kann. Due to this operation, the air / fuel ratio in the environment is of the held stoichiometric air / fuel ratio for most of the time during the poisoning restoration process, so that the generation of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) can be minimized in the exhaust gas. Da des Weiteren das Luft/Kraftstoffverhältnis intermittierend niedriger als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis gemacht wird, befindet sich das durchschnittliche Luft/Kraftstoffverhältnis während des Vergiftungswiederherstellungsprozesses an der kraftstoffreichen Seite (fetten Seite) des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses. Further, since the air / fuel ratio is intermittently lower than that is made the stoichiometric air / fuel ratio is the average air / fuel ratio during the poisoning recovery process in the fuel-rich side (rich side) of the stoichiometric air / fuel ratio. Daher kann der NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart von der Schwefelvergiftung innerhalb einer relativ kurzen Zeit wiederhergestellt werden. Therefore, the NOx catalyst of storage reduction type can be restored from sulfur poisoning in a relatively short time. Gemäß der vorstehend genannten Offenlegungsschrift wird die Vergiftungswiederherstellungssteuerung unter der Voraussetzung durchgeführt, dass die Temperatur des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart bspw. größer oder gleich 300°C beträgt und dass die Menge der Schwefeloxide, die in dem Katalysator gespeichert ist, größer oder gleich einem vorbestimmten Betrag ist. According to the above publication, the poisoning recovery control is carried out under the condition that the temperature of the NOx catalyst of storage reduction type eg. Greater than or equal to is 300 ° C and that the amount of sulfur oxides stored in the catalyst is greater than or equal to a predetermined is amount.
  • Obwohl die Schwefelvergiftungswiederherstellung durch Verringern des Abgas-Luft/Kraftstoffverhältnisses durchgeführt wird, wie vorstehend beschrieben ist, ergibt eine Verringerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses während eines Hochlastbetriebs der Brennkraftmaschine eine übermäßig angestiegene Temperatur des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart und kann daher eine thermische Verschlechterung des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart bewirken. Although the sulfur poisoning recovery is performed by reducing the exhaust air / fuel ratio, as described above, a reduction of the air / fuel ratio during high-load operation of the internal combustion engine results in an excessively be raised temperature of the NOx catalyst of storage reduction type and can therefore thermal deterioration of the NOx cause catalyst of storage reduction type.
  • Gemäß der vorstehend genannten Patentoffenlegungsschrift wird die Aufwärmsteuerung des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart durchgeführt, wenn die Temperatur des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart und die Menge der Schwefeloxide, die darin gespeichert sind, die Bedingungen zum Starten der Vergiftungswiederherstellungssteuerung erfüllen. According to the above-mentioned Patent Publication, the warm-up control of the NOx catalyst of storage reduction type is performed when meet the temperature of the NOx catalyst of storage reduction type and the quantity of sulfur oxides stored therein, the conditions for starting the poisoning recovery control. Wenn jedoch die Aufwärmsteuerung nicht durch den Betrieb des Verbrennungsmotors in einem Niedriglastbereich verfolgt wird, wird eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgrund einer lang andauernden Fortsetzung eines Hochtemperaturzustands des Katalysators verursacht. However, if the warm-up control is not being tracked by the operation of the engine in a low load region, deterioration of fuel economy is caused due to a long-term continuation of a high-temperature state of the catalyst.
  • Des weiteren wird die Schwefelvergiftungswiederherstellung normalerweise während eines Niedriglastverbrennungsmotorbetriebs durchgeführt. Furthermore, the sulfur poisoning recovery is usually performed during low-load engine operation. Wenn jedoch die Aufwärmsteuerung gestartet wird, nachdem der Verbrennungsmotorbetrieb zu dem Niedriglastbereich geschaltet wird, muss eine lange Zeit verlaufen, bevor der NOx- Katalysator der Speicherreduktionsbauart auf eine Temperatur erwärmt ist, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird. However, if the warm-up control is started after the engine operation is switched to the low load range, a long time must pass before the NOx catalyst of storage reduction type is heated to a temperature that is required for the sulfur poisoning recovery. Wenn während des Verlaufs der Zeit der Zustand des Betriebs der Brennkraftmaschine zu einem Hochlastbereich wechselt, ist eine Gelegenheit für eine Schwefelvergiftungswiederherstellung verloren. When the state of operation of the internal combustion engine switches to a high load range during the course of time, an opportunity for sulfur poisoning recovery is lost.
  • Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen. The invention was made to solve the above problems. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Technologie zu schaffen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit einer Brennkraftmaschine zu verringern, die mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung ausgestattet ist, um die Temperatur eines NOx-Katalysators der Emissionssteuerungsvorrichtung auf eine Temperatur rasch anzuheben, die eine Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet, zu dem Zeitpunkt der Erfüllung einer Bedingung, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird. It is an object of the invention to provide a technology that is able to reduce the deterioration of the fuel economy of an internal combustion engine which is equipped with an emission control device to raise the temperature of a NOx catalyst of the emission control apparatus rapidly to a temperature that a sulfur poisoning recovery allows, at the time of the fulfillment of a condition that is required for the sulfur poisoning recovery.
  • Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, schafft die Erfindung eine Emissionssteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine wie folgt. To solve the above object, the invention provides an emission control device for an internal combustion engine as follows. Das heißt, dass eine Emissionssteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung folgendes aufweist: eine NOx-Katalysator, der NOx aus einem Abgas, das in den NOx-Katalysator einströmt, absorbiert und speichert, wenn ein Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases sich auf einer mageren Seite eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses befindet, und der das gespeicherte NOx ablässt, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases zu dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder zu der fetten Seite des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses wechselt; That is, an emission control device of an internal combustion engine according to the invention comprising: a NOx catalyst, the NOx from an exhaust gas flowing into the NOx catalyst absorbs and stores, when an air / fuel ratio of the exhaust gas of a on a lean side stoichiometric air / fuel ratio state, and discharges the stored NOx when the air / fuel ratio of the exhaust gas changes to the stoichiometric air / fuel ratio or to the rich side of the stoichiometric air / fuel ratio; eine Aufwärmeinrichtung zum Durchführen einer Aufwärmsteuerung des NOx-Katalysators, wenn ein Bedarf zum Entfernen eines Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator sich ergibt; a heating device for performing warm-up control of the NOx catalyst, if a requirement of a sulfur oxide from the NOx catalyst for removing arises; und eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zustands des Betriebs der Brennkraftmaschine. and an operating state detecting means for detecting a state of operation of the internal combustion engine. Die Aufwärmeinrichtung erwärmt den NOx-Katalysator durch Setzen einer Zieltemperatur auf der Grundlage des Zustands des Betriebs der Brennkraftmaschine, der durch die Betriebszustandserfassungseinrichtung erfasst ist. The heating device heats the NOx catalyst by setting a target temperature on the basis of the state of operation of the internal combustion engine, which is detected by the operating state detecting means. Wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Hochlastzustand befindet, der nicht geeignet ist, den NOx-Katalysator zu erwärmen, erwärmt die Aufwärmeinrichtung den NOx-Katalysator nicht. When the internal combustion engine is in a high load condition, which is not adapted to heat the NOx catalyst, the heating device is not heated to the NOx catalyst.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Emissionssteuerungsverfahren einer Emissionssteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem NOx-Katalysator vorgesehen, der NOx aus einem in den NOx- Katalysator einströmenden Abgas absorbiert und speichert, wenn ein Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases sich auf einer mageren Seite eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses befindet und der das gespeicherte NOx ablässt, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases zu dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder zu einer fetten Seite des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses wechselt, wobei eine Aufwärmsteuerung des NOx-Katalysators durchgeführt wird, wenn sich ein Bedarf zum Entfernen eines Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator ergibt. According to a further aspect of the invention an emission control method of an emission control device of an internal combustion engine provided with a NOx catalyst that absorbs NOx from a flowing into the NOx catalyst exhaust and stores, when an air / fuel ratio of the exhaust gas is on a lean side of a stoichiometric air / fuel ratio state and discharges the stored NOx when the air / fuel ratio of the exhaust gas changes to the stoichiometric air / fuel ratio or to a rich side of the stoichiometric air / fuel ratio, wherein a warm-up control of the NOx catalyst carried out when a need is to removal of a sulfur oxide from the NOx catalyst is obtained. Das Emissionssteuerungsverfahren weist die folgenden Schritte auf: Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine; The emission control method includes the steps of: detecting an operating condition of the internal combustion engine; Setzen einer Zieltemperatur des NOx- Katalysators auf der Grundlage des Betriebszustands; Setting a target temperature of the NOx catalyst on the basis of the operating state; und Erwärmen des NOx-Katalysators in Richtung auf die Zieltemperatur oder Vermeiden des Erwärmens des NOx-Katalysators, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Hochlastzustand befindet, der zum Erwärmen des NOx-Katalysators nicht geeignet ist. and heating of the NOx catalyst in the direction to the target temperature or avoiding the heating of the NOx catalyst when the internal combustion engine is in a heavy load state which is not suitable for heating of the NOx catalyst.
  • Ein Hauptmerkmal der Emissionssteuerungsvorrichtung und des Emissionssteuerungsverfahrens davon gemäß der Erfindung liegt darin, dass eine Zieltemperatur des NOx-Katalysators entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt wird und die Erwärmung des NOx-Katalysators durchgeführt wird, wenn sich ein Bedarf zum Entfernen eines Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator ergibt, und darin, dass, wenn die Brennkraftmaschine sich in einem Hochlastzustand befindet, bei dem eine Schwefelvergiftungswiederherstellung nicht durchgeführt werden kann, die Erwärmung des NOx- Katalysators vermieden wird. A main feature of the emission control device and the emission control method thereof according to the invention is that a target temperature of the NOx catalyst is determined according to the operating state of the internal combustion engine and the heating of the NOx catalyst is performed when a requirement of a sulfur oxide from the NO x removal catalyst yields, and in that, when the internal combustion engine is in a high load condition in which a sulfur poisoning recovery can not be performed, the heating of the NOx catalyst is avoided. Daher wird es möglich, die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu steuern und die Temperatur des NOx-Katalysators auf eine Temperatur rasch anzuheben, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung erforderlich ist, wenn ein Betriebszustand erreicht ist, der die Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet. Therefore, it becomes possible to control the deterioration in fuel economy and rapidly raise the temperature of the NOx catalyst to a temperature required for the sulfur poisoning recovery when an operation state is reached, which allows the sulfur poisoning recovery.
  • Bei der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung und dem Emissionssteuerungsverfahren davon, wie es vorstehend beschrieben ist, wird die Erwärmung des NOx-Katalysators vermieden, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich in einem Betriebsbereich befindet, bei dem die Wiederherstellung von der Schwefelvergiftung nicht durchgeführt werden, bspw. in einem Hochlastbetriebsbereich. In the internal combustion engine emission control apparatus and the emission control method thereof as described above, the heating of the NOx catalyst is avoided when the operating state of the internal combustion engine is in an operating range in which the restoration can not be performed by the sulfur poisoning, for example. In a high load operating range , Während des Hochlastbetriebszustands kann die Ausführung der Schwefelvergiftungswiederherstellung die Temperatur des NOx- Katalysators übermäßig anheben und kann eine thermische Verschlechterung des NOx-Katalysators bewirken. During the high-load operation state, the execution of the sulfur poisoning recovery can raise the temperature of the NOx catalyst excessive and can cause thermal deterioration of the NOx catalyst. Daher ist es in einigen Fällen, obwohl die Temperatur des NOx-Katalysators während des Hochlastbetriebbereichs angehoben ist, nicht möglich, die Schwefelvergiftungswiederherstellung nach dem Anheben der Temperatur durchzuführen. Therefore, in some cases, although the temperature of the NOx catalyst is raised during the high-load operation range, not possible to perform the sulfur poisoning recovery after raising the temperature. Des Weiteren steigt während des Hochlastbetriebsbereichs die Temperatur auf ein gewisses Niveau aufgrund der Wärme von dem Abgas an, so dass der NOx-Katalysator rasch auf die Temperatur erwärmt werden kann, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird. Furthermore, during the high load operation region, the temperature rises to a certain level due to the heat of the exhaust gas so that the NOx catalyst can be rapidly heated to the temperature required for the sulfur poisoning recovery. Oft ist es während eines Autobahnfahrens bzw. Schnellstraßenfahrens oder dgl., dass sich der Hochlastbetriebszustand fortsetzt. Often it is during a motorway driving or highway driving, or the like., That the high-load operation state continues. In einem solchen Fall kann trotz der Ausführung der Erwärmung des NOx-Katalysators eine beträchtlich lange Zeit vor einem Wechsel zu einem Betriebszustand verlaufen, der für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird. In such a case, a considerably long time before a change can proceed to an operational state, which is required for the sulfur poisoning recovery despite the execution of the heating of the NOx catalyst. Daher wird die Erwärmung des NOx-Katalysators gemäß der Erfindung vermieden, wenn sich der Verbrennungsmotor in dem Hochlastbetriebsbereich befindet. Therefore, the heating of the NOx catalyst is avoided according to the invention, when the internal combustion engine is in the high load operating range. Daher wird es möglich, den Kraftstoffverbrauch und die Steuerungsverschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verringern. Therefore, it is possible to reduce the fuel consumption and control deterioration in fuel economy.
  • Wenn der Verbrennungsmotorbetrieb sich in einem anderen Bereich, bspw. einem Mittellastbereich, befindet, wird die Möglichkeit eines Wechsels zu einem Betriebszustand hoch, der die Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet. If the engine operation, located in another area, for example. A medium load range, the possibility of switching to an operational state is high, which allows the sulfur poisoning recovery. Wenn der Betriebszustand dem Niedriglastbereich erreicht, wird ein Temperaturanstieg des NOx-Katalysators aufgrund der Temperatur des Abgases weniger wahrscheinlich. When the operation state reaches the low load range, a temperature rise of the NOx catalyst due to the temperature of the exhaust gas is less likely. Wenn des Weiteren der Betriebszustand einen Niedriglastbereich erreicht, wird die Möglichkeit eines Wechsels zu einem Betriebszustand, der die Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet, höher, so dass der Bedarf zum Anheben der Temperatur des NOx-Katalysators ansteigt. Further, when the operation state reaches a low load region, the possibility of a change becomes higher, so that the need for raising the temperature of the NOx catalyst rises to an operating state which permits the sulfur poisoning recovery.
  • Wenn daher der Verbrennungsmotorbetrieb sich in dem Mittellastbereich befindet, ist die gesetzte Temperatur des NOx- Katalysators so gesetzt, dass die Temperatur des NOx- Katalysators höher wird, wenn der Zustand des Verbrennungsmotorbetriebs den Niedriglastbereich erreicht. Therefore, when the engine operation is in the medium load range, the set temperature of the NOx catalyst is set so that the temperature of the NOx catalyst is higher when the state of engine operation reaches the low-load range. Mit dieser Einstellung wird es möglich, die Temperatur des NOx- Katalysators rasch zu der Temperatur anzuheben, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird, wenn der Betriebszustand, der die Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet, erreicht wird, und die Kraftstoffmenge zu verringern, die vor der Ausführung der Schwefelvergiftungswiederherstellung verbraucht wird. With this setting, it becomes possible to raise the temperature of the NOx catalyst rapidly to the temperature needed for the sulfur poisoning recovery when the operating condition which allows the sulfur poisoning recovery is achieved, and to reduce the amount of fuel before the execution of the sulfur poisoning recovery is consumed.
  • Wenn sich bspw. der Verbrennungsmotor in dem Niedriglastbereich befindet, ist es möglich, die Schwefelvergiftungswiederherstellung unmittelbar durchzuführen, vorausgesetzt dass der NOx-Katalysator eine Temperatur hat, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung geeignet ist. When, for example. The internal combustion engine is in the low load range, it is possible to directly perform the sulfur poisoning recovery, provided that the NOx catalyst has a temperature which is suitable for the sulfur poisoning recovery. Wenn daher die Temperatur des NOx-Katalysators zu der Temperatur angehoben ist, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird, ist es möglich, die Schwefelvergiftungswiederherstellung unmittelbar durchzuführen. Therefore, when the temperature of the NOx catalyst is raised to the temperature that is required for the sulfur poisoning recovery, it is possible to directly perform the sulfur poisoning recovery.
  • Daher ist es vorzuziehen, die Zieltemperatur des NOx- Katalysators höher zu setzen, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Niedriglastbereich befindet, als wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Hochlastbereich befindet. Therefore, it is preferable to set the target temperature of the NOx catalyst is higher when the engine is in a low load region than when the internal combustion engine is in a high load range.
  • Es ist ebenso vorzuziehen, die Aufwärmsteuerung abzuschwächen, wenn eine tatsächliche Temperatur des NOx-Katalysators höher als die Zieltemperatur ist, und die Aufwärmsteuerung zu verstärken, wenn die tatsächliche Temperatur des NOx-Katalysators niedriger als die Zieltemperatur ist. It is also preferable to attenuate the warm-up control when an actual temperature of the NOx catalyst is higher than the target temperature, and to enhance the warming control if the actual temperature of the NOx catalyst is lower than the target temperature.
  • Wenn somit die Zieltemperatur des NOx-Katalysators auf der Grundlage des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors geändert wird, wird es möglich, die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verringern und die Temperatur des NOx-Katalysators auf die Temperatur rasch anzuheben, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird, wenn der Betriebszustand, der die Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet, erreicht ist. Thus, when the target temperature of the NOx catalyst is changed on the basis of the operating range of the engine, it is possible to reduce the deterioration in fuel economy and rapidly raise the temperature of the NOx catalyst to the temperature that is required for the sulfur poisoning recovery when is reached, the operating state, which allows the sulfur poisoning recovery.
  • Gemäß einer weiteren Form von jedem Gesichtspunkt der Erfindung, die vorstehend beschrieben sind, kann die Erwärmung des NOx- Katalysators angehalten werden, wenn ein Betriebszustand, der eine Entfernung des Schwefeloxids nicht gestattet, sich für zumindest eine vorbestimmte Zeit fortsetzt, während der NOx- Katalysator erwärmt wird. According to a further form of each aspect of the invention described above, the heating of the NOx catalyst can be stopped when an operation state that does not allow a removal of the sulfur oxide, for at least continues a predetermined time, while the NOx catalyst is heated.
  • Wenn der vorstehend genannte Betriebszustand sich fortsetzt und die Schwefelvergiftungswiederherstellung nicht durchgeführt wird, wird ein Hochtemperaturzustand des NOx-Katalysators aufrecht erhalten, wobei eine Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bewirkt wird. When the above operating condition continues and the sulfur poisoning recovery is not performed, a high-temperature state of the NOx catalyst is maintained, a deterioration in fuel economy is achieved. Daher kann während dieses Betriebszustands das Anhalten der Erwärmung des NOx- Katalysators die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringern. Therefore, stopping the heating of the NOx catalyst can reduce the deterioration in fuel economy during this operating condition.
  • Gemäß einer weiteren Form der Erfindung ist es möglich, eine Konstruktion anzunehmen, bei der, wenn sich ein Bedarf zum Entfernen des Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator ergibt, die Temperatur des NOx-Katalysators zu einer Temperatur angehoben wird, die für eine Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird, und wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellung nicht für eine nachfolgende vorbestimmte Zeit durchgeführt wird, der NOx-Katalysator durch Setzen einer Zieltemperatur aufgrund des erfassten Betriebszustands der Brennkraftmaschine erwärmt wird, und wenn die Brennkraftmaschine sich in einem Betriebszustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators geeignet ist, die Erwärmung des NOx-Katalysators vermieden wird. According to a further form of the invention, it is possible to adopt a construction in which, when a need of the sulfur oxide from the NOx catalyst for removing results, the temperature of the NOx catalyst is raised to a temperature that is required for a sulfur poisoning recovery and, if the sulfur poisoning recovery is not performed for a subsequent predetermined time, the NOx catalyst is heated by setting a target temperature due to the detected operating condition of the internal combustion engine and when the internal combustion engine is in an operating condition which is not suitable for heating of the NOx catalyst is the heating of the NOx catalyst is avoided.
  • Bei der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung und dem Emissionssteuerungsverfahren, das aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben ist, wird der NOx-Katalysator auf die Temperatur erwärmt, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung erforderlich ist, wenn sich ein Bedarf zum Wiederherstellen des NOx-Katalysators von einer Schwefelvergiftung ergibt. In the internal combustion engine emission control apparatus and the emission control method that is constructed as described above, the NOx catalyst is heated to the temperature required for the sulfur poisoning recovery when a need for restoring the NOx catalyst results from sulfur poisoning. Wenn darauf der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu einem Niedriglastbereich wechselt, wird die Schwefelvergiftungswiederherstellung durchgeführt. Thereafter, when the operating state of the internal combustion engine switches to a low load region, the sulfur poisoning recovery is performed. Wenn jedoch sich der Verbrennungsmotorbetrieb ohne einen Wechsel zu dem vorstehend genannten Betriebsbereich fortsetzt, wird Kraftstoff verbraucht, um die Temperatur des NOx-Katalysators beizubehalten. However, if the engine operation continues without a change to the above-mentioned operation region, fuel is consumed in order to maintain the temperature of the NOx catalyst. Wenn daher die Schwefelvergiftungswiederherstellung nicht für die vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt wird, wird die Aufwärmsteuerung des NOx- Katalysators gemäß dem Betriebsbereich durchgeführt, so dass die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringert werden kann. Therefore, when the sulfur poisoning recovery is not performed for the predetermined time period, the warm-up control of the NOx catalyst is carried out according to the operating range, so that the deterioration can be reduced in terms of fuel economy.
  • Das vorstehend genannte Ausführungsbeispiel und andere beispielhafte Ausführungsbeispiele aufgaben Merkmale, Vorteile, die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden durch Lesen der folgenden genauen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen besser verstanden. The above-mentioned exemplary embodiment and other exemplary embodiments objects, features, advantages, technical and industrial significance of this invention will be better understood by reading the following detailed description of exemplary embodiments of the invention taking into account the accompanying drawings.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor und dessen Einlass- und Auslasssystem, auf den eine Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung angewendet ist; Fig. 1 shows schematically a combustion engine and its intake and exhaust system to which an internal combustion engine emission control apparatus is applied according to embodiments of the invention;
  • Fig. 2A ist eine Querschnittsansicht eines Partikelfilters der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung; Fig. 2A is a cross sectional view of a particulate filter of the internal combustion engine emission control apparatus according to the embodiments of the invention;
  • Fig. 2B ist eine Längsschnittansicht des Partikelfilters der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung; Fig. 2B is a longitudinal sectional view of the particulate filter of the internal combustion engine emission control apparatus according to the embodiments of the invention;
  • Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den inneren Aufbau einer ECU der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt; Fig. 3 is a block diagram showing the internal structure of an ECU of the internal combustion engine emission control apparatus according to the embodiments of the invention; und and
  • Fig. 4 ist ein Diagramm, das die gesetzte Temperatur des Filters in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung anzeigt. Fig. 4 is a diagram indicating the set temperature of the filter in the first embodiment of the invention.
  • In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung genauer mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele beschrieben. In the following description and the accompanying drawings, the invention will be described in detail with reference to the exemplary embodiments.
  • Im folgenden wird ein spezifisches Ausführungsbeispiel einer Emissionssteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In the following, a specific embodiment of an emission control device for an internal combustion engine according to the invention is described with reference to the drawings. Die folgende Beschreibung behandelt einen beispielhaften Fall, bei dem die Emissionssteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung auf einen Dieselverbrennungsmotor zum Antreiben eines Fahrzeugs angewendet ist. The following description deals with an exemplary case, in which the emission control device is applied to the internal combustion engine according to the invention to a diesel engine for driving a vehicle.
  • Erstes Ausführungsbeispiel First Embodiment
  • Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Dieselverbrennungsmotors (im folgenden als "Verbrennungsmotor" bezeichnet) 1 , auf dem eine Emissionssteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel angewendet ist. Fig. 1 shows schematically the structure of a diesel engine (hereinafter referred to as "internal combustion engine") 1 on which an emission control device is applied according to this embodiment.
  • Der Verbrennungsmotor 1 , der in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein wassergekühlter Viertakt-Dieselverbrennungsmotor mit vier Zylindern 2 . The engine 1 shown in Fig. 1, is a water-cooled four-stroke diesel combustion engine with four cylinders 2.
  • Der Verbrennungsmotor 1 hat Kraftstoffeinspritzventile 3 , von denen jedes Kraftstoff direkt in eine Brennkammer eines entsprechenden Zylinders 2 einspritzt. The internal combustion engine 1 has fuel injection valves 3 each of which injects fuel directly into a combustion chamber of a corresponding cylinder. 2 Jedes der Kraftstoffeinspritzventile 3 ist mit einem Sammler (common rail bzw. gemeinsame Leitung) 4 verbunden, der den Kraftstoff speichert, bis ein vorbestimmter Druck erreicht ist. Each of the fuel injection valves 3 is connected to an accumulator (common rail and common line) 4 is connected which stores the fuel until a predetermined pressure is reached. Die gemeinsame Leitung 4 ist mit einem Drucksensor 4 a der gemeinsamen Leitung versehen, der ein elektrisches Signal entsprechend einem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Leitung 4 abgibt. The common line 4 is provided with a pressure sensor 4 a common line, which emits an electrical signal corresponding to a fuel pressure in the common rail. 4
  • Die gemeinsame Leitung 4 steht in Verbindung mit einer Kraftstoffpumpe 6 über ein Kraftstoffzufuhrrohr 5 . The common line 4 communicates with a fuel pump 6 via a fuel supply pipe. 5 Die Kraftstoffpumpe 6 arbeitet unter Verwendung eines Rotationsdrehmoments einer Ausgangswelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 1 als eine Antriebsleistungsquelle. The fuel pump 6 operates using a rotational torque of an output shaft (crankshaft) of the engine 1 as a driving power source. Eine Pumpenriemenscheibe 6 a, die an einer Eingangswelle der Kraftstoffpumpe 6 angebracht ist, ist über einen Riemen 7 mit einer Kurbelwellenriemenscheibe 1 a verbunden, die an der Ausgangswelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 1 angebracht ist. A pump pulley 6a attached to an input shaft of the fuel pump 6 is connected via a belt 7 to a crank pulley 1a attached to the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 is mounted.
  • In dem Kraftstoffeinspritzsystem, das so aufgebaut ist, stößt die Kraftstoffpumpe 6 , wenn ein Rotationsdrehmoment der Kurbelwelle auf die Eingangswelle der Kraftstoffpumpe 6 übertragen wird, den Kraftstoff bei einem Druck entsprechend dem Rotationsdrehmoment aus, das von der Kurbelwelle zu der Eingangswelle der Kraftstoffpumpe 6 übertragen wird. In the fuel injection system is constructed so, pushes the fuel pump 6, when a rotation torque of the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6 is transmitted, the fuel at a pressure corresponding to the rotational torque of which is transmitted from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6 ,
  • Der von der Kkraftstoffpumpe 6 ausgestoßene Kraftstoff wird der gemeinsamen Leitung 4 über das Kraftstoffzufuhrrohr 5 zugeführt und wird in der gemeinsamen Leitung 4 bis zu dem vorbestimmten Druck gespeichert und wird zu den Kraftstoffeinspritzventilen 3 der Zylinder 2 verteilt. The ejected from the Kkraftstoffpumpe 6 fuel is supplied to the common rail 4 via the fuel supply pipe 5 and is stored in the common rail 4 until the predetermined pressure, and is distributed to the fuel injection valves 3 of the cylinders. 2 Wenn ein Antriebsstrom auf die Kraftstoffeinspritzventile 3 aufgebracht ist, werden die Kraftstoffeinspritzventile 3 geöffnet. When a drive current is applied to the fuel injection valves 3, the fuel injection valves 3 are opened. Als Folge wird Kraftstoff von jedem von den Kraftstoffeinspritzventilen 3 in einen entsprechenden der Zylinder 2 eingespritzt. As a result, fuel is injected from each of the fuel injection valves 3 into a corresponding one of the cylinder. 2
  • Ein Einlasskrümmer 8 ist mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. An intake manifold 8 is connected to the internal combustion engine. 1 Jedes Abzweigungsrohr des Einlasskrümmers 8 steht mit der Brennkammer eines entsprechenden von den Zylindern 2 über einen Einlassanschluss (nicht gezeigt) in Verbindung. Each branch pipe of the intake manifold 8 communicates with the combustion chamber of a corresponding one of the cylinders 2 via an intake port (not shown).
  • Der Einlasskrümmer 8 ist mit einem Einlassrohr 9 verbunden, das mit einem Luftfilterkasten 10 verbunden ist. The intake manifold 8 is connected to an intake pipe 9, which is connected to an air cleaner box 10 degrees. Ein Luftdurchflussmessgerät 11 ist an dem Einlassrohr 9 stromabwärts von dem Luftfilterkasten 10 angebracht. An air flow meter 11 is attached to the intake pipe 9 downstream of the air filter box 10 degrees. Das Luftdurchflussmessgerät 11 gibt ein elektrisches Signal entsprechend der Masse der durch das Einlassrohr 9 strömenden Einlassluft aus. The air flow meter 11 outputs an electric signal corresponding to the mass of the air flowing through the intake pipe 9 air inlet.
  • Ein Einlassdrosselventil 13 zum Einstellen der Durchflussrate der Einlassluft, die durch das Einlassrohr 9 strömt, ist an einem Ort in dem Einlassrohr 9 unmittelbar stromaufwärts von dem Einlasskrümmer 8 angeordnet. An intake throttle valve 13 for adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 9 is disposed upstream at a location in the intake pipe 9 directly from the intake manifold. 8 Das Einlassdrosselventil 13 ist nLit einem Einlassdrosselbetätigungsglied 14 versehen, das bspw. durch einen Schrittmotor und dgl. ausgebildet ist, und das das Einlassdrosselventil 13 in Öffnungs- und Schließrichtungen antreibt. The intake throttle valve 13 is provided nLit an intake throttle actuator 14, for example. By a step motor and the like. Is formed, and that drives the intake throttle valve 13 in opening and closing directions.
  • Ein Verdichtergehäuse 15 a einer Zentrifugalladevorrichtung (Turbolader) 15 , der unter Verwendung von hydrodynamischer Energie des Abgases als eine Antriebsleistungsquelle arbeitet, ist an dem Einlassrohr 9 zwischen dem Luftdurchflussmessgerät 11 und dem Einlassdrosselventil 13 angeordnet. A compressor housing 15a of a Zentrifugalladevorrichtung (turbocharger) 15 that operates using hydro-dynamic energy of exhaust gas as a driving power source is disposed at the intake pipe 9 between the air flow meter 11 and the intake throttle valve. 13 Ein Zwischenkühler 16 zum Kühlen der Einlassluft, die eine hohe Temperatur als Folge einer Verdichtung in dem Verdichtergehäuse 15 a hat, ist an dem Einlassrohr 9 stromabwärts von dem Verdichtergehäuse 15 a angeordnet. An intercooler 16 for cooling the intake air which has a high temperature as a result of compression in the compressor housing 15a is disposed at the intake pipe 9 downstream of the compressor housing 15 a.
  • In dem Einlasssystem, das so aufgebaut ist, wird Einlassluft, die in den Luftreinigerkasten 10 eingeströmt ist, von Staub, Schmutz oder dgl. durch einen (nicht gezeigten) Luftreiniger in dem Luftreinigerkasten 10 gereinigt und strömt dann in das Verdichtergehäuse 15 a über das Einlassrohr 9 . In the intake system thus constructed, intake air that has flown into the air cleaner box 10 is cleaned of dust, dirt or the like. By a (not shown) air purifier in the air cleaner box 10 and then flows into the compressor housing 15a via the intake pipe 9th
  • Die Einlassluft, die in das Verdichtergehäuse 15 a eingeströmt ist, wird durch eine Rotation eines Verdichterrads verdichtet, das in dem Verdichtergehäuse 15 a angepasst ist. The intake air that has flown into the compressor housing 15a is compressed by rotation of a compressor wheel, which is adapted in the compressor housing 15a. Die Einlassluft, die eine hohe Temperatur als Folge der Verdichtung in dem Verdichtergehäuse 15 a hat, wird in dem Zwischenkühler 16 gekühlt und strömt in den Einlasskrümmer 8 . The intake air having a high temperature as a result of compression in the compressor housing 15a is cooled in the intercooler 16, and flows into the intake manifold. 8 Die Einlassluft, die in den Einlasskrümmer 8 geströmt ist, wird zu den Brennkammern der Zylinder 2 über die entsprechenden Abzweigungsrohre verteilt und wird einer Verbrennung unterzogen, die unter Verwendung von aus dem Kraftstoffeinspritzventilen 3 als eine Zündquelle eingespritzten Kraftstoffs verursacht wird. The intake air that has flown into the intake manifold 8 is distributed to the combustion chambers of the cylinders 2 via the respective branch pipes and a combustion is subjected, which is caused by using fuel injected from the fuel injection valves 3 as an ignition source fuel.
  • Ein Auslasskrümmer 18 ist mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. An exhaust manifold 18 is connected to the internal combustion engine. 1 Jedes Abzweigungsrohr des Auslasskrümmers 18 steht mit der Brennkammer eines entsprechenden von den Zylindern 2 über einen Auslassanschluss (nicht gezeigt) in Verbindung. Each branch pipe of the exhaust manifold 18 communicates with the combustion chamber of a corresponding one of the cylinders 2 via an exhaust port (not shown).
  • Der Auslasskrümmer 8 ist mit einem Turbinengehäuse 15 b der Zentrifugalladevorrichtung 15 verbunden. The exhaust manifold 8 is connected to a turbine housing 15b of the Zentrifugalladevorrichtung 15th Das Turbinengehäuse 15 b ist mit einem Abgasrohr bzw. einem Auslassrohr 19 verbunden, das an einem stromabwärtigen Abschnitt davon mit einem (nicht gezeigten) Schalldämpfer verbunden ist. The turbine housing 15b is connected to an exhaust pipe or an outlet pipe 19 which is connected at a downstream portion thereof with a (not shown) silencer.
  • Ein Partikelfilter (im folgenden einfach als "Filter" bezeichnet) 20 , das einen NOx-Katalysator zeigt, ist an einem mittleren Abschnitt des Abgasrohrs 19 vorgesehen. A particulate filter (hereinafter referred to simply as "filter") 20 showing a NOx catalyst is provided at an intermediate portion of the exhaust pipe 19th Ein Abgastemperatursensor 24 , der ein elektrisches Signal entsprechend der Temperatur des durch das Abgasrohr 19 strömenden Abgases abgibt, ist an dem Abgasrohr 19 stromaufwärts von dem Filter 20 angeordnet. An exhaust gas temperature sensor 24 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the flowing exhaust gas through the exhaust pipe 19 is provided upstream to the exhaust pipe 19 from the filter 20th
  • Dieses Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit einem Partikelfilter beschrieben, das mit einem NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart, der allgemein so bezeichnet wird, beladen ist, der NOx aus dem Abgas absorbiert und speichert, das strömt, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases sich auf der kraftstoffmageren Seite eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses befindet und das gespeichertes NOx zur Reduktion ablässt bzw. abgibt, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases, das strömt, zu der kraftstoffreichen Seite (fette Seite) des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses wechselt. This embodiment is described in conjunction with a particulate filter, which is loaded with a NOx catalyst of storage reduction type, which is generally referred to absorbs NOx from the exhaust gas, and stores that flows when the air / fuel ratio of the exhaust gas on the fuel-lean side of a stoichiometric air / fuel ratio state and releasing the stored NOx discharges for reducing or emits, when the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing to the fuel-rich side (rich side) of the switches stoichiometric air / fuel ratio.
  • Das vorstehend genannte Luft/Kraftstoffverhältnis, das sich auf der mageren Seite befindet, bedeutet, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases innerhalb eines Bereichs liegt, so dass NOx nicht durch einen Dreiwegekatalysator reduziert werden kann. The above-mentioned air / fuel ratio is on the lean side, means that which is air / fuel ratio of the exhaust gas within a range, so that NOx can not be reduced by a three-way catalyst. Ein Beispiel dieses Luft/Kraftstoffverhältnisbereichs für den Fall eines Dieselmotors liegt bei 20 bis 50. An example of this air / fuel ratio range for the case of a diesel engine is 20 to the 50th
  • Ein Abgasdrosselventil 25 zum Einstellen der Durchflussrate des Abgases, das durch das Abgasrohr 19 strömt, ist in dem Abgasrohr 19 stromabwärts von dem Filter 20 angeordnet. An exhaust throttle valve 25 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is disposed downstream in the exhaust pipe 19 from the filter 20th Ein Abgasdrosselbetätigungsglied 22 ist an dem Abgasdrosselventil 21 angebracht. An exhaust throttle actuator 22 is attached to the exhaust throttle valve 21st Das Abgasdrosselbetätigungsglied 22 ist durch einen Schrittmotor oder dgl. ausgebildet und treibt das Abgasdrosselventil 21 in Öffnungs- und Schließrichtungen. The exhaust throttle actuator 22 is formed by a stepping motor or the like., And drives the exhaust throttle valve 21 in opening and closing directions.
  • In dem so aufgebauten Abgassystem wird ein Gemisch (verbranntes Gas), das in jedem der Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 verbrannt wird, zu dem Auslasskrümmer 18 über den Auslassanschluss ausgestoßen und strömt dann von dem Auslasskrümmer 18 in das Turbinengehäuse 15 b der Zentrifugalladevorrichtung 15 . In the thus constructed exhaust system, a mixture (burnt gas) burnt in each of the cylinders 2 of the engine 1 is discharged to the exhaust manifold 18 via the exhaust port and then flows from the exhaust manifold 18 into the turbine housing 15b of the Zentrifugalladevorrichtung 15th Das Abgas, das in das Turbinengehäuse 15 b eingeströmt ist, dreht ein Turbinenrad aufgrund seiner hydrodynamischen Energie. The exhaust gas that has flown into the turbine housing 15 b, rotates a turbine wheel due to its hydrodynamic energy. Das Turbinenrad ist drehbar in dem Turbinengehäuse 15 b gestützt. The turbine wheel is rotatably supported in the turbine housing 15 b. Während dieses Betriebs wird ein Rotationsdrehmoment des Turbinenrads auf das Verdichterrad in dem Verdichtergehäuse 15 a übertragen, das vorstehend erwähnt ist. During this operation, a rotational torque of the turbine wheel to the compressor wheel in the compressor housing 15a is transmitted, which is mentioned above.
  • Abgas, das von dem Turbinengehäuse 15 b ausgestoßen wird, strömt in das Filter 20 über das Abgasrohr 19 . Exhaust gas discharged from the turbine housing 15b flows into the filter 20 via the exhaust pipe 19th Daher werden Partikelstoffe (im folgenden als "PM" bezeichnet), die in dem Abgas enthalten sind, gesammelt und werden schädliche Gasbestandteile, die in dem Abgas enthalten sind, entfernt oder chemisch verändert. Therefore, particulate matter are (hereinafter referred to as "PM") is contained in the exhaust gas collected and harmful gas components contained in the exhaust gas changes removed or chemically. Nachdem die PMs gesammelt sind und schädliche Gasbestandteile durch das Filter 20 entfernt oder verringert wurden, wird das Abgas in die Atmosphäre über den Schalldämpfer emittiert. Once the PMs are collected and noxious gas components have been removed by the filter 20 or reduced, the exhaust gas is emitted into the atmosphere via the muffler. Falls notwendig, stellt das Abgasdrosselventil 21 die Durchflussrate des Abgases vor der Emission des Abgases in die Atmosphäre ein. If necessary, the exhaust throttle valve 21 provides a flow rate of the exhaust gas prior to emission of the exhaust gas into the atmosphere.
  • Der Auslasskrümmer 18 und der Einlasskrümmer 8 stehen miteinander über einen Abgasrezirkulationsdurchgang (im folgenden als "EGR-Durchgang" bezeichnet) 25 in Verbindung, durch den ein Teil des Abgases, das durch den Auslasskrümmer 18 strömt, in den Einlasskrümmer 8 rezirkuliert bzw. zurückgeführt wird. The exhaust manifold 18 and the intake manifold 8 with each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as "EGR passage" hereinafter) 25 in connection, through the recirculated part of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 18 into the intake manifold 8 and recycled , An einem mittleren Abschnitt des EGR-Durchgangs 25 ist ein Durchflussrateneinstellventil (im folgenden als "EGR-Ventil" bezeichnet) 26 vorgesehen. At a central portion of the EGR passage 25, a Durchflussrateneinstellventil (hereinafter referred to as "EGR valve") 26 is provided. Das EGR-Ventil 26 ist durch ein elektromagnetisches Ventil oder ähnliches ausgebildet und ändert die Durchflussrate des Abgases, das durch den EGR-Durchgang 25 (im folgenden als "EGR-Gas" bezeichnet) strömt, gemäß der aufgebrachten elektrischen Leistung. The EGR valve 26 is formed by an electromagnetic valve or the like and changes the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage 25 (hereinafter referred to as "EGR gas"), according to the applied electric power.
  • Ein EGR-Kühler 27 zum Kühlen des EGR-Gases, das durch den EGR- Durchgang 25 strömt, ist an einem mittleren Abschnitt des EGR- Durchgangs stromaufwärts von dem EGR-Ventil 26 angeordnet. An EGR cooler 27 for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage 25 is arranged at an intermediate portion of the EGR passage upstream of the EGR valve 26th Der EGR-Kühler 27 ist mit einem Kühlmitteldurchgang (nicht gezeigt) versehen, durch den ein Teil des Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors 1 zirkuliert. The EGR cooler 27 is provided with a coolant passage (not shown) through which circulates a portion of the coolant for cooling the internal combustion engine. 1
  • An dem so aufgebauten Abgasrezirkulationsmechanismus wird der EGR-Durchgang 25 passierbar, wenn das EGR-Ventil 26 geöffnet ist. The EGR passage 25 is passable, to the thus constructed Abgasrezirkulationsmechanismus when the EGR valve is open 26th Dann strömt ein Teil des Abgases, das durch den Auslasskrümmer 18 strömt, in den EGR-Durchgang 25 und strömt durch den EGR-Kühler 27 und wird in den Einlasskrümmer 8 eingeführt. Then, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 18 in the EGR passage 25 and flows through the EGR cooler 27 and is introduced into the intake manifold. 8
  • Für diesen Fall wird Wärme in dem EGR-Kühler 27 zwischen dem EGR-Gas, das durch den EGR-Durchgang 25 strömt, und dem Verbrennungsmotor Kühlmittel ausgetauscht. In this case, heat is exchanged in the EGR cooler 27 between EGR gas flowing through the EGR passage 25, and the engine coolant. Als Folge wird das EGR-Gas gekühlt. As a result, the EGR gas is cooled.
  • Das EGR-Gas, das von dem Auslasskrümmer 18 zu dem Einlasskrümmer 8 über den EGR-Durchgang 25 rezirkuliert wird, mischt sich mit einer Frischluft, die von einem Durchgang stromaufwärts von dem Einlasskrümmer 8 strömt, und wird in die Brennkammern der Zylinder 2 eingeführt. The EGR gas recirculated from the exhaust manifold 18 to the intake manifold 8 via the EGR passage 25 mixes with a fresh air which flows from a passage upstream of the intake manifold 8, and is introduced into the combustion chambers of the cylinders. 2
  • Es ist anzumerken, dass das EGR-Gas Inertgas-Bestandteile enthält, die nicht brennen und die eine hohe thermische Kapazität haben, wie z. It is to be noted that the EGR gas contains inert gas components that do not burn and have a high thermal capacity, such. B. Wasser (H 2 O) und Kohlendioxid (CO 2 ). For example, water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2). Wenn daher das EGR-Gas in dem Luftkraftstoffgemisch enthalten ist, wird die Verbrennungstemperatur des Gemischs relativ niedrig. Therefore, when the EGR gas contained in the air-fuel mixture, the combustion temperature of the mixture is relatively low. Als Folge wird die Erzeugung von Stickstoffoxiden (NOx) verringert. As a result, the generation of nitrogen oxides (NOx) is reduced.
  • Wenn des Weiteren das EGR-Gas in dem EGR-Kühler 27 gekühlt wird, fällt die Temperatur des EGR-Gases ab und verringert sich dessen Volumen. Further, when the EGR gas is cooled in the EGR cooler 27, the temperature of the EGR gas drops and reduces its volume. Somit verursacht das Zuführen des EGR-Gases zu einer Brennkammer keinen unerwünschten Anstieg der atmosphärischen Temperatur in der Brennkammer und verursacht keine unerwünschte Verringerung der Menge (Volumen) der Frischluft, die zu jeder Brennkammer zugeführt wird. Thus, the feeding of the EGR gas to a combustion chamber caused no undesirable rise in the atmospheric temperature in the combustion chamber and does not cause undesirable reduction in the amount (volume) of fresh air which is supplied to each combustion chamber.
  • Das Filter 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. The filter 20 according to this embodiment is described below. Die Fig. 2A und 2B zeigen Querschnitte des Filter 20 . Figs. 2A and 2B show cross sections of the filter 20. Fig. 2A ist eine Querschnittsansicht des Filters 20 . Fig. 2A is a cross-sectional view of the filter 20. Fig. 2B ist eine Längsschnittansicht des Filters 20 . Fig. 2B is a longitudinal sectional view of the filter 20. Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, ist das Filter 20 eine allgemein so benannte Wandströmungsbauart mit einer Vielzahl von Abgasströmungsdurchgängen 50 , 51 , die sich parallel zueinander erstrecken. As shown in FIGS. 2A and 2B, the filter 20 is a generally so called wall flow type having a plurality of exhaust flow passages 50, 51 extending parallel to each other. Diese Abgasströmungsdurchgänge bestehen aus Abgaseinströmungsdurchgängen 50 , wobei ihre stromabwärtigen Enden durch Stopfen 52 verschlossen sind, und aus Abgasausströmungsdurchgängen 51 , wobei ihre stromaufwärtigen Enden durch Stopfen 53 geschlossen sind. These exhaust flow passages are made of Abgaseinströmungsdurchgängen 50 with their downstream ends closed by plugs 52, and from Abgasausströmungsdurchgängen 51 with their upstream ends closed by plugs 53rd Es ist anzumerken, dass schraffierte Bereiche in Fig. 2A die Stopfen 53 andeuten. It is to be noted that hatched regions in Fig. 2A indicate the plugs 53.. Demgemäß sind die Abgaseinströmungsdurchgänge 50 und die Abgasausströmungsdurchgänge 51 abwechselnd mit der Zwischensetzung von dünnen Trennelementen 54 angeordnet. Accordingly, the Abgaseinströmungsdurchgänge 50 and the Abgasausströmungsdurchgänge 51 are alternately arranged with the interposition of thin separators 54th Anders gesagt sind die Abgaseinströmungsdurchgänge 50 und die Abgasausströmungsdurchgänge 51 so angeordnet, dass jeder Abgaseinströmungsdurchgang 50 durch vier Abgasausströmungsdurchgänge 51 umgeben ist und dass jeder Abgasausströmungsdurchgang 51 durch vier Abgaseinströmungsdurchgänge 50 umgeben ist. In other words, the Abgaseinströmungsdurchgänge 50 and the Abgasausströmungsdurchgänge 51 are arranged so that each Abgaseinströmungsdurchgang 50 is surrounded by four Abgasausströmungsdurchgänge 51 and that each Abgasausströmungsdurchgang 51 is surrounded by four Abgaseinströmungsdurchgänge 50th
  • Das Filter 20 besteht aus einem porösem Werkstoff, wie z. The filter 20 is made of a porous material, such. B. Kordierit. As cordierite. Daher strömt das Abgas, wie durch Pfeile in Fig. 2B angedeutet ist, das in die Abgaseinströmungsdurchgänge 50 geströmt ist, in ihre angrenzenden Abgasausströmungsdurchgänge 51 durch die Trennelemente 54 aus. Therefore, the exhaust gas flows, as indicated by arrows in Fig. 2B, in their adjacent Abgasausströmungsdurchgänge 51 by the separating elements 54 that has flowed into the Abgaseinströmungsdurchgänge 50, from.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Stützschichten, die aus Alumina bzw. Aluminiumoxid oder dgl. bestehen, an Umfangswandflächen der Abgaseinströmungsdurchgänge 50 und der Abgasausströmungsdurchgänge 51 , nämlich an beiden Flächen von jeden Trennelementen 54 , und an inneren Wandflächen von Poren ausgebildet, die in den Trennelementen 54 ausgebildet sind. In the embodiment of the invention, support layers which consist of alumina or aluminum oxide or the like., Formed on peripheral wall surfaces of the Abgaseinströmungsdurchgänge 50 and the Abgasausströmungsdurchgänge 51, namely, on both surfaces of each partition members 54, and inner wall surfaces of pores in the partition elements are formed 54th Die Stützschichten sind mit einem NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart beladen. The support layers are loaded with an NOx catalyst of storage reduction type.
  • Im folgenden wird ein Betrieb des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart, der an dem Filter 20 gestützt ist, gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. In the following, an operation of the NOx catalyst of storage reduction type, which is supported on the filter 20 described in this embodiment.
  • Bspw. For example. hat das Filter 20 eine Stütze, die aus Alumina bzw. Aluminiumoxid besteht, und zumindest einen Werkstoff, der aus Alkalimetallen, wie z. the filter 20 has a support which is composed of alumina or alumina, and at least one material selected from alkali metals such. B. Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li), Cäsium (Cs) usw., Erdalkalimetallen, wie z. For example, potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), etc., alkaline earth metals such. B. Barium (Ba), Calcium (Ca) usw. sowie seltene Erden wie z. As barium (Ba), calcium (Ca), etc., and rare earths such. B. Lanthan (La), Yttrium (Y) usw. sowie einem Edelmetall, wie z. As lanthanum (La), yttrium (Y), etc., and a noble metal such. B. Platin (Pt) und dgl. ausgewählt ist, ist an der Stütze getragen. As platinum (Pt) and the like. Is selected, is supported on the support. Dieses Ausführungsbeispiel nimmt einen NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart an, der durch Beladen einer aus Aluminiumoxid bestehenden Stütze mit Barium (Ba) und Platin (Pt) sowie Hinzufügen von Cer (Ce 2 O 3 ) ausgebildet ist, das in der Lage ist, O 2 zu speichern. This embodiment takes a NOx catalyst of storage reduction type in, is formed by loading a group consisting of alumina support with barium (Ba) and platinum (Pt), and adding cerium (Ce 2 O 3) that is capable of O 2 save.
  • Der NOx-Katalysator, der so aufgebaut ist, absorbiert und speichert Stickstoffoxide (NOx) aus dem Abgas, wenn das Abgas, das in den NOx-Katalysator einströmt, eine hohe Sauerkonzentration zeigt. The NOx catalyst thus constructed absorbs and stores oxides of nitrogen (NOx) from the exhaust gas when the exhaust gas flowing into the NOx catalyst exhibits a high acid concentration.
  • Wenn dagegen die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator einströmt, niedrig ist, lässt der NOx- Katalysator gespeicherte Stickstoffoxide (NOx) ab. In contrast, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is low, the NOx catalyst can be from stored nitrogen oxides (NOx). Wenn für diesen Fall die reduzierenden Komponenten, wie z. If the reducing components in this case such. B. Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) usw. In dem Abgas vorhanden sind, können die Stickstoffoxide (NOx), die von dem NOx-Katalysator abgegeben werden, zu Stickstoff (N 2 ) reduziert werden. As hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), etc. are present in the exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx) which are emitted from the NOx catalyst can, to nitrogen (N 2) can be reduced.
  • Wenn der Verbrennungsmotor 1 sich in einem Magerverbrennungsbetrieb befindet, zeigt das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird, ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis und eine hohe Sauerstoffkonzentration, so dass der NOx-Katalysator Stickstoffoxide (NOx) von dem Abgas absorbiert und speichert. When the engine 1 is in a lean-burn operation, showing the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1, a lean air / fuel ratio and a high oxygen concentration, so that the NOx catalyst nitrogen oxides (NOx) absorbed by the exhaust gas and stores. Wenn jedoch der Magerverbrennungsbetrieb des Verbrennungsmotors 1 sich für einen langen Zeitraum fortsetzt, wird die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators gesättigt. However, when the lean-burn operation of the engine 1 continues for a long time, the NOx storage capacity of the NOx catalyst becomes saturated. Als Folge werden Stickstoffoxide (NOx) nicht aus dem Abgas durch den NOx-Katalysator entfernt, sondern werden in die Atmosphäre herausgeleitet. As a result, nitrogen oxides (NOx) is not removed from the exhaust gas by the NOx catalyst but will be led out into the atmosphere.
  • Insbesondere für den Fall eines Dieselmotors, wie bei dem Verbrennungsmotor 1 , wird ein Luftkraftstoffgemisch eines mageren Luft/Kraftstoffverhältnisses in den meisten Betriebsbereichen verbrannt und zeigt daher das Abgas magere Luft/Kraftstoffverhältnisse in dem meisten Betriebsbereichen. Particularly in the case of a diesel engine, as in the internal combustion engine 1, an air-fuel mixture of a lean air / fuel ratio in most of the operating areas is burnt and therefore shows the exhaust lean air / fuel ratios in most operating regions. Daher neigt die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators zur Sättigung. Therefore, the NOx storage capacity of the NOx catalyst tends to saturation.
  • Wenn daher der Verbrennungsmotor 1 sich in dem Magerverbrennungsbetrieb befindet, ist es notwendig, die Konzentration des Sauerstoffs, der in dem Abgas enthalten ist, das in den NOx-Katalysator strömt, zu verringern und die Konzentration eines Reduktionsmittels zu erhöhen, und die Stickstoffoxide (NOx) von dem NOx-Katalysator zur Reduktion abzugeben, bevor die NOx-Absorptionskapazität des NOx- Katalysators gesättigt ist. Therefore, when the internal combustion engine 1 is in the lean-burn operation, it is necessary to reduce the concentration of oxygen contained in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst and to increase the concentration of a reducing agent and nitrogen oxides (NOx leave) of the NOx reduction catalyst before the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is saturated.
  • Denkbare Verfahren zum Verringern der Sauerstoffkonzentration, die vorstehend beschrieben ist, schließen bspw. die Hinzugabe von Kraftstoff zu dem Abgas, eine Niedrigtemperaturverbrennung, wie vorstehend erwähnt ist, eine Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder 2 während des Expansionstakts und dgl. ein. Possible methods for reducing the oxygen concentration, which is described above include, for example, the addition of fuel to exhaust gas, a low temperature combustion, as mentioned above, a fuel injection into the cylinders 2 during the expansion stroke and the like.. Dieses Ausführungsbeispiel setzt einen Reduktionsmittelzufuhrmechanismus zum Hinzufügen von Kraftstoff (Leichtöl) als ein Reduktionsmittel zu dem Abgas, das durch das Abgasrohr 19 strömt, stromaufwärts von dem Filter 20 ein. This embodiment employs a reducing agent supply mechanism for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19, upstream of the filter 20 a. Der Reduktionsmittelzufuhrmechanismus führt Kraftstoff dem Abgas zu, um die Konzentration des Sauerstoffs zu verringern, der in dem in das Filter 20 strömenden Abgas enthalten ist, und um die Konzentration des Reduktionsmittels zu erhöhen. The reducing agent supply mechanism supplies fuel to the exhaust gas to reduce the concentration of oxygen contained in the air flowing into the filter 20 exhaust gas and to increase the concentration of the reducing agent.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat der Reduktionsmittelzufuhrmechanismus ein Düsenloch, das in Richtung auf die Innenseite des Auslasskrümmers 18 gerichtet ist. As shown in Fig. 1, the reducing agent supply mechanism has a nozzle hole that is directed toward the inside of the exhaust manifold 18th Der Reduktionsmittelzufuhrmechanismus hat des Weiteren ein Reduktionsmitteleinspritzventil 28 , einen Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 und ein Abschaltventil 31 . The reducing agent supply mechanism further has a reducing agent injection valve 28, a reducing agent supply passage 29 and a shut-off 31st Das Reduktionsmitteleinspritzventil 21 öffnet sich, um Kraftstoff im Ansprechen auf ein Signal von der ECU 35 einzuspritzen. The reducing agent injection valve 21 opens to inject fuel in response to a signal from the ECU 35th Der Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 leitet Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 6 in das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 . The reducing agent supply passage 29 directs fuel from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28th Das Abschaltventil 31 ist in dem Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 zum Abschalten der Strömung des Kraftstoffs in dem Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 angeordnet. The shut-off valve 31 is disposed in the reducing agent supply passage 29 to shut off the flow of fuel in the reducing agent supply passage 29th
  • Bei einem solchen Reduktionsmittelzufuhrmechanismus wird Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 6 ausgestoßen wird, zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 über den Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 gefördert. In such a reducing agent supply mechanism high pressure fuel, which is discharged from the fuel pump 6, is conveyed to the reducing agent injection valve 28 via the reducing agent supply passage 29th Dann öffnet sich im Ansprechen auf ein Signal von der ECU 35 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 , um Kraftstoff als ein Reduktionsmittel in den Auslasskrümmer 18 einzuspritzen. Then opens in response to a signal from the ECU 35, the reducing agent injection valve 28 for injecting fuel as a reducing agent in the exhaust manifold 18th
  • Das Reduktionsmittel, das von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in den Auslasskrümmer 18 eingespritzt wird, verringert die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das von einem stromaufwärtigen Abschnitt des Auslasskrümmers 18 geströmt ist. The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust manifold 18, decreases the oxygen concentration of the exhaust gas that has flown from an upstream portion of the exhaust manifold 18th
  • Das Abgas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, das so ausgebildet wird, strömt in das Filter 20 und verursacht ein Abgeben der Stickstoffoxide (NOx) von dem Filter 20 und eine Reduktion der Stickstoffoxide. The exhaust gas of low oxygen concentration, which is formed to flow into the filter 20 and causes discharge of the nitrogen oxides (NOx) from the filter 20 and a reduction of the nitrogen oxides.
  • Daraufhin schließt sich das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 im Ansprechen auf ein Signal von der ECU 35 , wobei dadurch die Zugabe des Reduktionsmittels zu dem Auslasskrümmer 18 unterbrochen wird. Then, the reducing agent injection valve 28 closes in response to a signal from the ECU 35, thereby the addition of the reducing agent is interrupted to the exhaust manifold 18th
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird Kraftstoff durch Einspritzung in das Abgas hinzugefügt. In this embodiment, fuel is added by injection into exhaust gas. Jedoch ist es ebenso geeignet, die Niedrigtemperaturverbrennung durchzuführen. But it is also capable of performing low temperature combustion. Bei der Niedrigtemperaturverbrennung wird die Menge des Russes, der erzeugt wird, erhöht, wenn die Menge des EGR-Gases erhöht wird, und wird dann die Menge des erzeugten Russes maximiert. In the low temperature combustion, the amount of produced soot, is increased when the amount of EGR gas is increased, and then the amount of soot produced is maximized. Wenn daraufhin die Menge des EGR-Gases weiter erhöht wird, wird Ruß kaum erzeugt, da die Temperaturen des Kraftstoffs und des Umgebungsgases niedriger als die Temperatur ist, bei der Ruß erzeugt werden kann. Then, when the amount of EGR gas is further increased, soot is hardly generated because the temperatures of the fuel and the ambient gas is lower than the temperature at which soot can be generated. Es ist also geeignet, Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzventilen 3 während des Expansionstakts, eines Auslasstakts oder dgl. des Verbrennungsmotors 1 einzuspritzen. It is adapted to inject fuel from the fuel injection valves 3 during the expansion stroke, exhaust stroke, or the like of a. Of the engine 1.
  • Der Verbrennungsmotor 1 , der aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben ist, ist mit einer elektronischen Steuerungseinheit bzw. Regelungseinheit (ECU) 35 zum Steuern der Brennkraftmaschine 1 versehen. The internal combustion engine 1 constructed as described above is with an electronic control unit or control unit is provided (ECU) 35 for controlling the internal combustion engine. 1 Die ECU 35 steuert den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 gemäß einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 oder einer Anforderung des Fahrers. The ECU 35 controls the operating state of the engine 1 in accordance with an operating condition of the internal combustion engine 1 or a driver's request.
  • Verschiedene Sensoren, wie z. Various sensors such. B. der Drucksensor 4 a der gemeinsamen Leitung, das Luftdurchflussnetzgerät 11 , der Abgastemperatursensor 24 , ein Kurbelpositionssensor 33 , ein Beschleunigerbetätigungssensor 36 usw. sind mit der ECU 35 über elektrische Verdrahtungen verbunden. For example, the pressure sensor 4 a common line, the air flow network device 11, the exhaust gas temperature sensor 24, a crank position sensor 33, an accelerator operation sensor 36, etc. are connected to the ECU 35 via electric wirings. Abgabesignale von den verschiedenen Sensoren werden der ECU 35 eingegeben. Output signals from the various sensors, the ECU be entered 35th
  • Die Kraftstoffeinspritzventile 3 , das Einlassdrosselbetätigungsglied 14 , das Abgasdrosselbetätigungsglied 22 , das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 , das EGR-Ventil 26 , das Abschaltventil 31 und dgl. sind mit der ECU 35 über elektrische Verdrahtungen verbunden. The fuel injection valves 3, the intake throttle actuator 14, the exhaust throttle actuator 22, the reducing agent injection valve 28, the EGR valve 26, the cutoff valve 31 and the like. Are connected to the ECU 35 via electric wirings. Die ECU 35 ist in der Lage, diese Bauelemente zu steuern. The ECU 35 is able to control these devices.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die ECU 35 eine CPU 351 , ein ROM 352 , ein RAM 353 , einen Hilfs-RAM 354 , einen Eingabeanschluss 356 und einen Ausgabeanschluss 357 , die durch einen bidirektionalen Bus 350 verbunden sind. As shown in Fig. 3, the ECU 35 has a CPU 351, a ROM 352, a RAM 353, an auxiliary RAM 354, an input port 356 and an output port 357, which are connected by a bidirectional bus number 350. Die ECU 35 hat ebenso einen A/D-Wandler (A/D) 355 , der mit dem Eingabeanschluss 356 verbunden ist. The ECU 35 also has an A / D converter (A / D) 355, which is connected to the input terminal 356th
  • Der Eingabeanschluss 356 nimmt eine Eingabe von Signalen auf, die von den Sensoren abgegeben werden, die ausgelegt sind, um digitale Signale abzugeben, wie z. The input port 356 accepts an input of signals, which are output from the sensors that are designed to deliver digital signals such. B. der Kurbelpositionssensor 33 und dgl., und überträgt diese zu der CPU 351 oder dem RAM 353 . As the crank position sensor 33 and the like., And transfers it to the CPU 351 or the RAM 353..
  • Der Eingabeanschluss 356 nimmt die Eingabe von Signalen auf, die von den Sensoren abgegeben werden, die ausgelegt sind, um analoge Signale abzugeben, wie z. The input port 356 accepts the input of signals, which are output from the sensors that are designed to deliver analog signals such. B. der Drucksensor 4 a der gemeinsamen Leitung, das Luftdurchflussmessgerät 11 , der Abtemperatursensor 24 , der Kühlmitteltemperatursensor 34 , der Beschleunigerbetätigungssensor 36 usw. über den A/D 355 und überträgt diese Signale zu der CPU 351 oder dem RAM 353 . For example, the pressure sensor 4 a common line, the air flow meter 11, the Abtemperatursensor 24, the coolant temperature sensor 34, the accelerator operation sensor 36, etc. through the A / D 355 and transmits these signals to the CPU 351 or the RAM 353rd
  • Der Ausgabeanschluss 357 ist mit den Kraftstoffeinspritzventilen 3 , dem Einlassdrosselbetätigungsglied 14 , dem Abgasdrosselbetätigungsglied 22 , dem EGR-Ventil 26 , dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 , dem Abschaltventil 31 , usw. über elektrische Verdrahtungen verbunden. The output terminal 357 is connected to the fuel injection valves 3, the intake throttle actuator 14, the exhaust throttle actuator 22, the EGR valve 26, the reducing agent injection valve 28, the shut-off valve 31, etc., via electric wiring. Steuerungssignale, die von der CPU 351 abgegeben werden, werden zu den Kraftstoffeinspritzventilen 3 , dem Einlassdrosselbetätigungsglied 14 , dem Abgasdrosselbetätigungsglied 22 , dem EGR-Ventil 26 , dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 und dem Abschaltventil 31 über den Ausgabeanschluss 357 übertragen. Control signals that are output from the CPU 351 are transmitted to the fuel injection valves 3, the intake throttle actuator 14, the exhaust throttle actuator 22, the EGR valve 26, the reducing agent injection valve 28 and the shut-off valve 31 via the output terminal 357th
  • Der ROM 352 speichert Anwendungsprogramme, wie z. The ROM 352 stores application programs such. B. eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsroutine zum Steuern der Kraftstoffeinspritzventile 3 , eine Einlassdrosselsteuerungsroutine zum Steuern des Einlassdrosselventils 13 , eine Abgasdrosselsteuerungsroutine zum Steuern des Abgasdrosselventils 21 , eine EGR-Steuerungsroutine zum Steuern des EGR-Ventils 26 , eine NOx- Reinigungssteuerungsroutine zum Ausstoßen von absorbiertem NOx durch Hinzufügen eines Reduktionsmittels zu dem Filter 20 , eine Schwefelvergiftungswiederherstellungssteuerungsroutine zum Wiederherstellen des Filters 20 von einer SOx-Vergiftung und eine PM-Verbrennungssteuerungsroutine zum Verbrennen und Entfernen der PMs, die durch das Filter 20 gesammelt wurden, usw. For example, a fuel injection control routine for controlling the fuel injection valves 3, an intake throttle control routine for controlling the intake throttle valve 13, an exhaust throttle control routine for controlling the exhaust throttle valve 21, an EGR control routine for controlling the EGR valve 26, an NOx purification control routine for discharging absorbed NOx by adding a reducing agent to the filter 20, a sulfur poisoning recovery control routine for restoring the filter 20 from SOx poisoning, and a PM combustion control routine for burning and removing the PMs collected by the filter 20 etc.
  • Zusätzlich zu den vorstehend genannten Anwendungsprogrammen speichert der ROM 352 verschiedene Steuerungsabbildungen bzw. Steuerungsartenfelder. In addition to the above-mentioned application programs, the ROM 352 stores various control images or types of control fields.
  • Beispiele der Steuerungsabbildungen umfassen eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsabbildung, die die Beziehung zwischen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 und Basiskraftstoffeinspritzmengen (Basiskraftstoffeinspritzdauern) anzeigen, eine Kraftstoffeinspritzzeitabstimmungssteuerungsabbildung, die die Beziehung zwischen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 und Basiskraftstoffzeitabstimmungen andeutet, eine Einlassdrosselventilöffnungssteuerungsabbildung, die die Beziehung zwischen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 und Zielöffnungsgraden des Einlassdrosselventils 13 andeutet, eine Abgasdrosselventilöffnungssteuerungsabbildung die die Beziehung zwischen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 und Zielöffnungsgraden des Abgasdrosselventils 21 andeutet, eine EGR-Ventilöffnungssteuerungsabbildung, die die Beziehung zwischen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 und Zielöffnungsgraden des EGR-Ventils 26 andeutet, eine Reduktionsmittelzugabemengenste Examples of the control pictures include a fuel injection quantity control map indicating the relation between operating states of the internal combustion engine 1 and base fuel injection amounts (base fuel injection periods), a fuel injection timing control map that indicates the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and base fuel timings, an intake throttle valve opening control map showing the relation between operational states of the internal combustion engine 1 and target opening degrees the intake throttle valve 13 indicates, an exhaust throttle valve opening control map which indicates the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target opening degrees of the exhaust throttle valve 21, an EGR valve opening control map that indicates the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target opening degrees of the EGR valve 26, a Reduktionsmittelzugabemengenste uerungsabbildung, die die Beziehung zwischen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 und Zielmengen von Reduktionsmittel, das hinzugefügt wird, (oder Zielluftkraftstoffverhältnisse des Abgases) andeutet, eine Reduktionsmitteleinspritzventilsteuerungsabbildung, die die Beziehung zwischen Zielmengen des hinzugefügten Reduktionsmittels und Ventilöffnungsdauern des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 andeutet, und dergleichen. uerungsabbildung which indicates the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target quantities of reducing agent that is added (or target air-fuel ratios of exhaust gas), a reducing agent injection valve control map that indicates the relationship between the target amounts of the added reducing agent and valve opening periods of the reducing agent injection valve 28, and the like.
  • Der RAM 353 speichert Ausgabesignale von den Sensoren, Berechnungsergebnisse, die von der CPU 351 erhalten sind, und dergleichen. The RAM 353 stores output signals from the sensors, calculation results which are obtained from the CPU 351, and the like. Beispiele der Berechnungsergebnisse umfassen eine Verbrennungsmotordrehzahl, die auf der Grundlage eines Zeitintervalls berechnet wird, bei der der Kurbelpositionssensor 33 ein Impulssignal ausgibt. Examples of the calculation results include an engine speed that is calculated on the basis of a time interval at which the crank position sensor 33 outputs a pulse signal. Diese Daten werden jedesmal dann aktualisiert, wenn der Kurbelpositionssensor 33 ein Impulssignal abgibt. These data are updated each time the crank position sensor 33 outputs a pulse signal.
  • Der Hilfs-RAM 354 ist ein nicht flüchtiger Speicher, der in der Lage ist, Daten auch dann zu behalten, wenn der Verbrennungsmotor 1 angehalten ist. The auxiliary RAM 354 is a nonvolatile memory that is able even to retain data when the engine is stopped. 1
  • Die CPU 351 arbeitet gemäß den Anwendungsprogrammen, die in dem ROM 352 gespeichert sind, und führt eine Kraftstoffeinspritzventilsteuerung, eine Einlassdrosselsteuerung, eine Abgasdrosselsteuerung, eine EGR- Steuerung, eine NOx-Beseitigungssteuerung, eine Vergiftungswiederherstellungssteuerung, eine PM- Verbrennungssteuerung und dergleichen durch. The CPU 351 operates in accordance with the application programs stored in the ROM 352 and performs fuel injection valve control, intake throttle control, exhaust throttle control, EGR control, NOx elimination control, poisoning recovery control, PM combustion control, and the like.
  • Beispielsweise führt die CPU 351 während der NOx- Reinigungssteuerung eine sogenannte Impulsspitzenfettsteuerung durch, bei der die Konzentration von Sauerstoff, das in dem in das Filter 20 strömenden Abgas enthalten ist, impulsspitzenförmig (innerhalb einer kurzen Zeit) bei einem relativ kurzen Zyklus verringert wird. For example, during NOx purification control, the CPU 351 performs so-called pulse peak rich control in which the concentration of oxygen contained in the air flowing into the filter 20 exhaust, spike shaped is reduced (within a short time) at a relatively short cycle.
  • Bei der Impulsspitzenfettsteuerung ermittelt die CPU 351 in einem vorbestimmten Zyklus, ob eine Bedingung zum Durchführen der Impulsspitzenfettsteuerung erfüllt wurde. In the pulse peak rich control, the CPU 351 determines on a predetermined cycle whether or not a condition for performing the pulse peak rich control has been fulfilled. Beispiele dieser Bedingung zum Durchführen der Impulsspitzenfettsteuerung ist eine Bedingung, dass das Filter 21 aktiviert wurde, eine Bedingung, dass der Wert des Abgabesignals des Abgastemperatursensors 24 (Abgastemperatur) kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Grenzwert ist, eine Bedingung, dass die Vergiftungswiederherstellungsteuerung gerade nicht durchgeführt wird, usw. Examples of the condition for performing the pulse peak rich control is a condition that the filter 21 has been activated, a condition that the value of the output signal of the exhaust gas temperature sensor 24 (exhaust gas temperature) is less than or equal to a predetermined upper limit value, a condition that the poisoning recovery control not being performed is, etc.
  • Wenn ermittelt wird, dass die Bedingung zum Durchführen der Impulsspitzenfettsteuerung erfüllt wurde, wie vorstehend beschrieben worden ist, steuert die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 , um Kraftstoff als ein Reduktionsmittel von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 impulsspitzenförmig einzuspritzen. If it is determined that the condition for performing the pulse peak rich control has been satisfied, as has been described above, the CPU 351 controls the reducing agent injection valve 28 to spike-like injecting fuel as a reducing agent from the reducing agent injection valve 28th Somit macht die CPU 351 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases das in das Filter 20 einströmt, zeitweilig gleich einem vorbestimmten fetten Ziel- Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Thus, the CPU 351 makes the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the filter 20, temporarily is equal to a predetermined rich target air-fuel ratio.
  • Genauer gesagt liest die CPU 351 eine in dem RAM 353 gespeicherte Verbrennungsmotordrehzahl, ein Abgabesignal des Beschleunigerbetätigungssensor 36 (der Niederdrückbetrag des Beschleunigerpedals), einen Abgabesignalwert des Luftdurchflussmessgeräts 11 (Einlassluftmenge), ein Abgabesignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, eine Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen ein. More specifically, the CPU 351 reads a stored in the RAM 353 engine speed, an output signal of the accelerator opening sensor 36 (the depression amount of the accelerator pedal), an output signal value of the air flow meter 11 (intake air amount), an output signal of the air-fuel ratio sensor, a fuel injection quantity and the like on.
  • Unter Verwendung der Verbrennungsmotordrehzahl, des Beschleunigerbetätigungsbetrags, der Einlassluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge als Parameter greift die CPU 351 auf die Reduktionsmittelzugabemengensteuerungsabbildung zu, die in dem ROM 352 gespeichert ist, und berechnet eine Reduktionsmittelmenge, die hinzugefügt werden muss, um das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Abgases einem voreingestellten Ziel- Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Ziel-Zugabemenge) zu machen. Using the engine speed, the accelerator operation amount, the intake air amount and the fuel injection amount as parameters, the CPU 351 accesses the reducing agent addition amount control map to be stored in the ROM 352, and calculates an amount of reducing agent which must be added to the air-fuel ratio of the to make the exhaust gas to a preset target air-fuel ratio (target addition amount).
  • Nachfolgend greift die CPU 351 unter Verwendung der Ziel- Zugabemenge als ein Parameter auf die Reduktionsmitteleinspritzventilsteuerungsabbildung zu, die in dem ROM 352 gespeichert ist, und berechnet eine Ventilöffnungsdauern (Ziel-Ventilöffnungsdauer) des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 , die zum Einspritzen der Ziel-zugabemenge des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 benötigt wird. Subsequently, the CPU 351 accesses using the target addition amount as a parameter to the reducing agent injection valve control map to be stored in the ROM 352, and calculates a valve opening durations (target valve opening period) of the reducing agent injection valve 28, consisting for injecting the target addition amount of the reducing agent the reducing agent injection valve is required 28th
  • Wenn die Ziel-Ventilöffnungsdauer des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 berechnet ist, öffnet die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 . When the target valve opening time of the reducing agent injection valve is calculated 28, the CPU 351 opens the reducing agent injection valve 28th
  • Bei dem Ablauf der Ziel-Ventilöffnungsdauer der Öffnung des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 folgend schließt die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 . In the process of the target valve opening period of the opening of the reducing agent injection valve 28. Following this, the CPU 351 closes the reducing agent injection valve 28th
  • Wenn das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 somit für die Ziel- Ventilöffnungsdauer geöffnet ist, wird die Ziel-Zugabemenge des Kraftstoffs von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in den Auslasskrümmer 18 eingespritzt. When the reducing agent injection valve 28 is thus opened for the target valve opening period, the target addition amount of fuel from the reducing agent injection valve 28 is injected into the exhaust manifold 18th Das Reduktionsmittel, das von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzt wird, mischt sich mit dem Abgas, das von einem stromaufwärtigen Abschnitt des Auslasskrümmers 18 geströmt ist, und bildet ein Gemisch, das das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat, und strömt dann in das Filter 20 . The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 mixes with exhaust gas that has flown from an upstream portion of the exhaust manifold 18, and forms a mixture having the target air-fuel ratio, and then flows in the filter 20th
  • Als Folge ändert sich die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in dem Filter 20 strömt, in einem relativ kurzem Zyklus. As a result, the oxygen concentration of exhaust gas flowing in the filter 20, in a relatively short cycle changes. Daher wiederholt das Filter 20 die Absorption der Stickstoffoxide NOx und den Ausstoß/die Reduktion der Stickstoffoxide (NOx) abwechselnd in einen kurzen Zyklus. Therefore, the filter 20 repeats the absorption of nitrogen oxides NOx and the discharge / reduction of nitrogen oxides (NOx) alternately in a short cycle.
  • Bei der Vergiftungswiederherstellungssteuerung führt die CPU 351 einen Vergiftungswiederherstellungsprozess durch, um das Filter 20 von der Vergiftung durch Oxide wieder herzustellen. In the poisoning recovery control, the CPU 351 performs a poisoning recovery process to produce the filter 20 from the poisoning by oxides again.
  • Es ist anzumerken, dass der Verbrennungsmotor 1 einen Kraftstoff verwenden kann, der Schwefel (S) enthält. It should be noted that the internal combustion engine 1 may use a fuel containing sulfur (S). Wenn ein derartiger Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor 1 brennt, werden Schwefeloxide (SOx), wie z. When such fuel burns in the engine 1, sulfur oxides (SOx), such as. B. Schwefeldioxid (SO 2 ), Schwefeltrioxid (SO 3 ), usw. erzeugt. As sulfur dioxide (SO 2), sulfur trioxide (SO 3), etc. produced.
  • Schwefeloxide SOx strömen in das Filter 20 zusammen mit dem Abgas und werden durch das Filter 20 durch den gleichen Mechanismus wie für den Fall von Stickstoffoxiden (NOx) absorbiert und gespeichert. Sulfur oxides SOx flowing into the filter 20 together with the exhaust gas and are absorbed and stored by the filter 20 by the same mechanism as in the case of nitrogen oxides (NOx).
  • Wenn genauer gesagt das in das Filter 20 strömende Abgas eine hohe Sauerstoffkonzentration zeigt, werden Schwefeloxide (SOx), die in dem Abgas enthalten sind, wie z. More specifically, when the flowing exhaust gas into the filter 20 exhibits a high oxygen concentration, sulfur oxides (SOx) contained in the exhaust gas, such. B. Schwefeldioxid (FO 2 ), Schwefeltrioxid (SO 3 ) usw. an den Flächen des Platins (Pt) oxidiert und durch das Filter 20 in Form von Sulfationen (SO 4 2- ) absorbiert und gespeichert. As sulfur dioxide (FO 2), sulfur trioxide (SO 3), etc. on the surfaces of the platinum (Pt) is oxidized and absorbed by the filter 20 in the form of sulfate ions (SO 4 2-) and stored. Die Sulfationen (SO 4 2- ), die so durch das Filter 20 absorbiert sind, verbinden sich mit Bariumoxid (BaO) und bilden ein Sulfat (BaSO 4 ). The sulfate ions (SO 4 2-), which are absorbed by the filter 20 are combined with barium oxide (BaO) and form a sulfate (BaSO 4).
  • Es ist anzumerken, dass das Sulfat (BaSO 4 ) stabiler ist und sich weniger wahrscheinlich zersetzt als Bariumnitrad (Ba(NO 3 ) 2 ). It should be noted that the sulfate (BaSO 4) is more stable and less likely to be decomposed than Bariumnitrad (Ba (NO 3) 2). Auch wenn die Sauerstoffkonzentration des in das Filter 20 strömenden Abgases niedrig wird, verbleibt das Sulfat (BaSO 4 ) in dem Filter 20 , ohne zersetzt zu werden. Even if the oxygen concentration of the air flowing into the filter 20 the exhaust gas is low, the sulfate (BaSO 4) remains in the filter 20 without being decomposed.
  • Wenn die Menge des Sulfats (BaSO 4 ) in dem Filter 20 sich erhöht, verringert sich die Menge des Bariumoxids (BaO), das der Absorption der Stickstoffoxide (NOx) beitragen kann, entsprechend. When the amount of the sulfate (BaSO 4) increases in the filter 20 itself, the amount of the barium oxide is reduced (BaO) that can contribute to the absorption of nitrogen oxides (NOx), accordingly. Das führt zu der sogenannten SOx-Vergiftung, die eine Verschlechterung der NOx-Absorptionsfähigkeit des Filters 20 verursacht. This leads to the so-called SOx poisoning, which causes deterioration of the NOx absorption ability of the filter 20th
  • Bei einem beispielhaften Verfahren zum Wiederherstellen des Filters 20 von der Schwefelvergiftung wird die atmosphärische Temperatur des Filters 20 zu einem hohen Temperaturbereich von ungefähr 600°C bis 650°C angehoben und wird die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in das Filter 20 strömt, verringert. In an exemplary method for restoring the filter 20 from the sulfur poisoning, the atmospheric temperature of the filter 20 is raised to a high temperature range of about 600 ° C to 650 ° C and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced. Als Folge wird Bariumsulfat (BaSo 4 ), das in dem Filter 20 gespeichert ist, thermisch in SO 3 - und SO 4 - zersetzt. As a result, barium sulfate (BaSO 4), which is stored in the filter 20, thermally into SO 3 - decomposed - and SO 4. Dann wird verursacht, dass SO 3 - und SOC mit Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO reagieren, die in dem Abgas enthalten sind, und somit zu gasförmigem SO 2 - reduziert werden. Then causing SO 3 - and SOC react with hydrocarbons HC and carbon monoxide CO, which are contained in the exhaust gas, and thus to gaseous SO 2 - can be reduced.
  • Bei dem Vergiftungswiederherstellungsprozess gemäß diesem Ausführungsbeispiel führt daher die CPU 351 zunächst eine Kathalysatoraufwärmsteuerung des Anhebens der Katalysatortemperatur des Filters 20 durch und verringert die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in das Filter strömt. In the poisoning recovery process according to this embodiment, therefore, the CPU 351 a Kathalysatoraufwärmsteuerung of raising the catalyst temperature of the filter 20 first performs and reduces the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter.
  • Bei der Kathalysatoraufwärmsteuerung verursacht die CPU 351 , dass das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 Kraftstoff so einspritzt, dass der Kraftstoff in dem Filter 22 oxidiert wird. In the Kathalysatoraufwärmsteuerung the CPU 351 causes the reducing agent injection valve 28 injects fuel, the fuel is oxidized in the filter 22nd Aufgrund der durch die Oxidation erzeugten Wärme wird die Temperatur des Filters 20 angehoben. Due to heat generated by the oxidation heat, the temperature of the filter 20 is raised. Die Kraftstoffmenge, die von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 in diesem Fall eingespritzt wird ist so festgesetzt, dass die Einspritzdauer kürzer ist und sich ein höheres Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Vergleich mit der Kraftstoffeinspritzung von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 ergibt, die zum Abgeben und Reduzieren von NOx durchgeführt wird. The amount of fuel that is injected from the reducing agent injection valve 28 in this case is set so that the injection period is shorter and a higher air-fuel ratio compared with the fuel injection from the reducing agent injection valve 28 results, which performed for discharging and reducing NOx becomes.
  • Bei der Kathalysatoraufwärmsteuerung kann die CPU 351 bsw. When Kathalysatoraufwärmsteuerung the CPU can bsw 351st ausgelegt sein, um Kraftstoff von jedem der Kraftstoffeinspritzventile 3 sekundär während eines Expansionstakts eines entsprechenden Zylinders 2 einzuspritzen und Kraftstoff dem Abgas von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 hinzuzufügen, so dass unverbrannte Komponenten des Kraftstoffs in dem Filter 20 oxidiert werden. be designed to inject fuel from each of fuel injection valves 3 secondarily during an expansion stroke of a respective cylinder 2 and to add fuel to the exhaust gas from the reducing agent injection valve 28 so that the unburned components of the fuel are oxidized in the filter 20th Aufgrund der durch die Oxidation erzeugten Wärme kann die Katalysatortemperatur des Filters 20 angehoben werden. Due to heat generated by the oxidation heat, the temperature of the filter catalyst 20 can be raised.
  • Wenn jedoch das Filter 20 übermäßig erwärmt wird, kann eine thermische Verschlechterung des Filters 20 induziert werden. However, when the filter is heated excessively 20, a thermal deterioration of the filter 20 can be induced. Es ist daher vorzuziehen, eine Rückführregelung der Sekundäreinspritzmenge des Kraftstoffs und der Zugabemenge des Kraftstoffs auf der Grundlage des Werts eines Abgabsignals des Abgastemperatursensors 24 durchzuführen. It is therefore preferable to perform feedback control of the secondary injection amount of fuel and the addition amount of fuel based on the value of a gave signal of the exhaust temperature sensor 24th
  • Wenn die Katalysatortemperatur des Filters 20 zu einem hohen Temperaturbereich von bsw. When the catalyst temperature of the filter 20 to a high temperature range of bsw. ungefähr 630°C durch den vorstehend genannten Katalysatoraufwärmprozess ansteigt, verursacht die CPU 351 , dass das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 Kraftstoff einspritzt, um die Sauerstoffkonzentration des in das Filter 20 einströmenden Abgases zu verringern. about 630 ° C is increased by the above-mentioned catalyst warm-up process, the CPU 351 causes the reducing agent injection valve injects fuel 28 in order to reduce the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas in the filter 20.
  • Wenn eine übermäßige Kraftstoffmenge von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 eingespritzt wird, kann das Filter 20 durch eine rasche Verbrennung des Kraftstoffs überhitzt werden. When an excessive amount of fuel is injected from the reducing agent injection valve 28, the filter 20 may be overheated due to the rapid combustion of the fuel. Statt dessen kann eine übermäßige Menge von eingespritztem Kraftstoff von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 unerwünscht das Filter 20 kühlen. Instead, an excessive amount of injected fuel from the reducing agent injection valve 28 may undesirably cool the filter 20th Es ist daher vorzuziehen, dass die CPU 351 eine Rückführregelung der Kraftstoffeinspritzmenge von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 auf der Grundlage eines Abgabesignals eines (nicht gezeigten) Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors durchführt. It is therefore preferable that the CPU 351 feedback controls the fuel injection amount from the reducing agent injection valve 28 on the basis of an output signal of a (not shown) air-fuel ratio sensor performs.
  • Wenn der Vergiftungswiederherstellungsprozess durchgeführt wird, wie vorstehend beschrieben ist, verringert sich die Sauerstoffkonzentration des in das Filter 20 strömenden Abgases unter der Bedingung, dass die Katalysatortemperatur des Filters 20 hoch ist. If the poisoning recovery process is performed, as described above, the oxygen concentration of the flowing exhaust gas into the filter 20 decreases under the condition that the catalyst temperature of the filter 20 is high. Daher wird Bariumsulfat (BaSo 4 ), das in dem Filter 20 gespeichert ist, thermisch in SO 3 - und SO 4 - zersetzt. Therefore, barium sulfate (BaSO 4), which is stored in the filter 20, thermally into SO 3 - decomposed - and SO 4. Das SO 3 - und SO 4 - reagiert mit Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid CO, die in dem Abgas enthalten sind, und wird reduziert, wodurch die Schwefelvergiftung des Filters 20 beseitigt wird. The SO 3 - and SO 4 - reacts with hydrocarbon HC and carbon monoxide CO, which are contained in the exhaust gas and is reduced, whereby the sulfur poisoning of the filter 20 is eliminated.
  • Es ist anzumerken, dass, wenn die Zugabe des Kraftstoffs für die Wiederherstellung von der SOx-Vergiftung in einem mittleren bis hohen Verbrennungsmotorslastbetriebsbereich durchgeführt wird, dass der Filter 20 übermäßig erwärmt werden kann und thermisch verschlechtert werden kann. It is to be noted that, when performing the addition of the fuel for the recovery from the SOx poisoning in a medium to high engine load operating range, that the filter 20 may be excessively heated and may be thermally degraded. Wenn daher die Ausführung der Aufwärmsteuerung nicht durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 in einem Niedriglastbereich gefolgt ist, wird die Kraftstoffzugabe für die SOx-Vergiftungswiederherstellung vermieden. Therefore, when the execution of the warm-up control is not followed by the operation of the engine 1 in a low load region, the fuel addition for the SOx poisoning recovery is avoided. Wenn sich diese Situation fortsetzt, fällt die Temperatur des Filters 20 ab, so dass die Aufwärmsteuerung erneut durchgeführt werden muss, um die SOx- Vergiftungswiederherstellung durchzuführen. If this situation continues, the temperature of the filter 20 drops so that the warm-up control must be carried out again to perform the SOx poisoning recovery. Somit wird eine große Kraftstoffmenge verbraucht, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit sich verschlechtern wird. Thus, a large amount of fuel is consumed, so that the fuel economy will deteriorate.
  • Wenn jedoch die Kraftstoffzugabe für das Filter 20 vermieden wird, um die Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verringern wird die Temperatur des Filters 20 abfallen, so dass die SOx-Vergiftungswiederherstellung nicht unmittelbar durchgeführt werden kann, wenn der Verbrennungsmotorbetrieb zu einem Niedriglastbereich wechselt. However, when the fuel addition is avoided for the filter 20 in order to reduce the deterioration of the fuel economy is the temperature of the filter to drop 20 so that the SOx poisoning restoration can not be immediately performed when the engine operation changes to a low-load range. Somit kann die Gelegenheit für die SOx-Vergiftungswiederherstellung verloren sein. Thus, the opportunity may be lost for the SOx poisoning restoration.
  • Daher wird in diesem Ausführungsbeispiel die Temperatur des Filters 20 geregelt und gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebszustand aufrecht erhalten, um sowohl eine Temperaturaufrechterhaltung des Filters 20 als auch eine Reduktion oder Verhinderung der Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverschlechterung zu erzielen. Therefore, in this embodiment, the temperature of the filter 20 is controlled and maintained according to the engine operating condition in order to achieve both a temperature maintenance of the filter 20 as well as a reduction or prevention of the fuel economy deterioration.
  • Fig. 4 stellt eine Abbildung dar, die eine Beziehung zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl, der Verbrennungsmotorlast und der Zieltemperatur des Filters 20 andeutet. Fig. 4 illustrates an image that indicates a relationship between the engine speed, the engine load and the target temperature of the filter 20. Diese Abbildung ist im Voraus in dem ROM 352 gespeichert. This picture is stored in advance in the ROM 352nd In der Abbildung ist der schraffierte Bereich ein Bereich von bsw. In the figure, the shaded area is an area of ​​bsw. 630°C und verringert sich die Zieltemperatur des Filters 20 allmählich mit einer Vergrößerung des Abstands von dem schraffierten Bereich. 630 ° C and the target temperature of the filter 20 gradually decreases with an increase of the distance from the hatched area. In Fig. 4 ist ein Verbrennungsmotorbetriebsbereich, bei dem die Zieltemperatur des Filters 20 500°C beträgt, repräsentativ angedeutet. In FIG. 4 is an internal combustion engine operating region in which the target temperature of the filter is 20 to 500 ° C, indicated representatively.
  • In einem Hochlastbereich wird die Temperatur des Filters 20 hoch, bsw. In a high load region, the temperature of the filter 20 becomes high, bsw. 550°C, ohne Zugabe von Kraftstoff aufgrund der hohen Abgastemperatur und der großen Strömungsmenge des Abgases. 550 ° C, without the addition of fuel due to the high temperature exhaust gas and the large amount of flow of exhaust gas. Wenn der Verbrennungsmotorbetrieb von dem Hochlastbereich zu einem Niedriglastbereich wechselt, kann die Temperatur des Filters 20 zu einer Temperatur, die für die SOx- Vergiftungswiederherstellung erforderlich ist, bsw. If the engine operation is changed from the high load region to a low-load range, the temperature of the filter 20 may be a temperature which is required for the SOx poisoning recovery bsw. 630°C, innerhalb einer kurzen Zeit angehoben werden und wird daher die Kraftstoffwirtschaftlichkeitsverschlechterung durch Vermeiden der Zugabe des Kraftstoffs verringert oder gesteuert, bis der Verbrennungsmotorbetrieb zu einem anderen Betriebsbereich wechselt. Be raised within a short time 630 ° C and therefore the fuel economy deterioration is reduced by avoiding the addition of the fuel or controlled until the engine operation changes to a different operating range.
  • Wenn andererseits der Verbrennungsmotorbetrieb sich in einem Mittellastbereich befindet, wird eine Zieltemperatur des Filters 20 gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl und der Verbrennungsmotorlast ermittelt und wird Zugabe von Kraftstoff mit einer Rückführregelung der hinzugeführten Kraftstoffmenge durchgeführt. On the other hand, the engine operation is in a medium load range, a target temperature of the filter 20 is determined according to the engine speed and the engine load and is carried out the addition of fuel with a feedback control of the added guided fuel quantity.
  • Für diesen Fall liest die CPU 351 ein Abgabesignal des Kurbelpositionssensors 33 (Drehzahl) und ein Abgabesignal des Beschleunigerbetätigungssensors 36 (Last) ein und berechnet eine Zieltemperatur des Filters 20 durch einsetzen dieser Werte in die Abbildung von Fig. 4. Dann liest die CPU 351 ein Abgabesignal des Abgastemperatursensors 24 ein und schätzt eine Temperatur des Filters 20 . In this case, the CPU 351 an output signal of the crank position sensor 33 (rotational speed) and an output signal of the accelerator operation sensor 36 reads (load), and calculates a target temperature of the filter 20 by substituting these values in the map of Fig. 4. Then, the CPU 351 reads a output signal of the exhaust temperature sensor 24 and estimates a temperature of the filter 20th Die Temperatur des Filters 20 wird von der Einlassluftmenge (Abgabesignal des Luftdurchflussmessgeräts 11 ), der Drehzahl, der Last, der Menge des eingespritzten Kraftstoffs usw. geschätzt. The temperature of the filter 20 is estimated by the intake air amount (output signal of the air flow meter 11), the rotational speed, the load, the amount of injected fuel, etc.. Die Temperatur des Filters 20 kann ebenso unter Verwendung einer Abbildung ermittelt werden, die im Voraus aus Werten vorbereitet wird, die durch Experimente erhalten werden. The temperature of the filter 20 may also be determined using a map that is prepared in advance from values obtained by experiments. Des Weiteren kann die Temperatur des Filters 20 direkt durch einen Temperatursensor gemessen werden, der für das Filter 20 vorgesehen ist. Furthermore, the temperature of the filter 20 can be directly measured by a temperature sensor which is provided for the filter 20th Die so ermittelte tatsächliche Temperatur des Filters 20 wird mit der Zieltemperatur verglichen. The thus determined actual temperature of the filter 20 is compared with the target temperature. Wenn die tatsächliche Temperatur des Filters 20 höher als die Zieltemperatur ist, wird die Menge des hinzugefügten Kraftstoffs verringert. When the actual temperature of the filter 20 is higher than the target temperature, the amount of added fuel is decreased. Wenn die tatsächliche Temperatur des Filters 20 niedriger als die Zieltemperatur ist, wird die Menge des hinzugefügten Kraftstoffs erhöht. When the actual temperature of the filter 20 is lower than the target temperature, the amount of added fuel is increased. Beispiele des Verfahrens zum Verringern und Erhöhen der Menge des zugefügten Kraftstoffs umfassen eine Einstellung des Kraftstoffeinspritzintervalls, eine Einstellung der Ventilöffnungsdauer des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 bei einem Vorgang der Kraftstoffeinspritzung usw. Examples of the method for decreasing and increasing the amount of added fuel comprise an adjustment of the fuel injection interval, an adjustment of the valve opening period of the reducing agent injection valve 28 in a process of fuel injection etc.
  • Wenn der Verbrennungsmotorbetrieb sich in einem Niedriglastbereich befindet, wird die Temperatur des Filters 20 bei einer Temperatur gehalten, die für die SOx- Vergiftungswiederherstellung erforderlich ist, bsw. If the engine operation is in a low load region, the temperature of the filter 20 is maintained at a temperature which is required for the SOx poisoning recovery bsw. 630°C, um einen unmittelbaren Beginn der SOx-Vergiftungswiederherstellung zu gestatten. 630 ° C to allow an immediate start of the SOx poisoning restoration. Bei einem derartigen Betriebsbereich wird die Temperatur des Filters 20 bei einer Temperatur gehalten, die einen unmittelbaren Start der SOx-Vergiftungswiederherstellung gestattet, um das Verlieren einer Gelegenheit für die SOx- Vergiftungswiederherstellung zu vermeiden. With such an operation region, the temperature of the filter 20 is maintained at a temperature which allows immediate start of the SOx poisoning restoration to avoid losing an opportunity for the SOx poisoning recovery.
  • Auf diese Weise wird es möglich, die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Verringern der Menge des hinzugefügten Kraftstoffs während eines Hochlastbetriebsbereichs zu steuern und die Verschlechterung der Abgasemission durch Aufrechterhalten einer hohen Temperatur des Filters 20 zu steuern, um das Verlieren einer Gelegenheit für die SOx-Vergiftungswiederherstellung zu vermeiden. In this way it is possible to control the deterioration in fuel economy by reducing the amount of fuel added during high-load operation range and control the deterioration of the exhaust emission by maintaining a high temperature of the filter 20 to losing an opportunity for the SOx poisoning restoration to avoid.
  • Obwohl die Betriebsbereiche in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Begriffen wie z. Although the operating ranges in this embodiment, using terms such. B. "Niedriglastbereich", "Mittellastbereich" und "Hochlastbereich" für die Vereinfachung in der Beschreibung beschrieben sind, werden die Betriebsbereiche tatsächlich gemäß der Drehzahl und der Last geteilt, wie in Fig. 4 angedeutet ist. Are described as "the low load range", "medium load range" and "high-load range" for the simplification of the description, the operating ranges are actually divided in accordance with the speed and the load, as indicated in Fig. 4.
  • Wenn in diesem Ausführungsbeispiel ein Betriebsbereich, der die SOx-Vergiftungswiederherstellung nicht gestattet, sich für eine vorbestimmte Zeit (bsw. 3 Min.) fortsetzt, wird die Zugabe von Kraftstoff angehalten. If in this embodiment continues an operation range which does not allow the SOx poisoning restoration, for a predetermined time (BSW. 3 min.), The addition of fuel is stopped.
  • Die SOx-Vergiftungswiederherstellungssteuerung wird durchgeführt, wenn die Last niedrig wird, wie vorstehend beschrieben ist. The SOx poisoning recovery control is performed when the load is low, as described above. Daher gibt es während einer Fahrt in einer Vorstadt, auf einer Autobahn oder dergleichen im Wesentlichen keine Gelegenheit für die SOx- Vergiftungswiederherstellungssteuerung. Therefore there during a trip in a suburb, on a highway or the like is essentially no opportunity for SOx poisoning recovery control. Wenn während eines solchen Betriebszustands Kraftstoff hinzugefügt wird, um eine hohe Temperatur des Filters 20 aufrechtzuerhalten, verläuft eine beträchtlich lange Zeit vor der Ausführung der SOx- Vergiftungswiederherstellungssteuerung, so dass der Kraftstoffverbrauch sich erhöht. When fuel is added during such an operational state, to maintain a high temperature of the filter 20, a considerably long time passes poisoning recovery control before execution of the SOx, so that the fuel consumption increases. Wenn daher ein solcher Betriebszustand sich für eine vorbestimmte Zeit (bsw. 3 Min.) fortsetzt, wird die Zugabe von Kraftstoff angehalten um die Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verringern. Therefore, when such an operating state for a predetermined time (BSW. 3 min.) Continues, the addition of fuel is stopped to the deterioration of the fuel economy will decrease. Die vorbestimmte Zeit vor dem Anhalten der Zugabe des Kraftstoffs kann gemäß dem vorliegenden Betriebszustand ermittelt werden. The predetermined time before stopping the addition of the fuel can be determined in accordance with the present operation state.
  • Gemäß dem Stand der Technik wird die Aufwärmsteuerung durchgeführt, wenn die Menge des SOx, das in dem NOx-Katalysator gespeichert ist, eine vorbestimmte Menge erreicht oder überschreitet. According to the prior art, the warm-up control is performed when the amount of SOx stored in the NOx catalyst reaches a predetermined amount or above. Wenn jedoch die Aufwärmsteuerung nicht durch einen Niedriglastbetrieb gefolgt ist, wird die SOx- Vergiftungswiederherstellungssteuerung nicht durchgeführt, so dass die Aufwärmsteuerung nicht erneut durchgeführt werden muss, und daher erhöht sich der Kraftstoffverbrauch. However, if the warm-up control is not followed by a low-load operation, the SOx poisoning recovery control is not performed, so that the warm-up control does not have to be repeated, and therefore increases fuel consumption.
  • Jedoch setzt die Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Zieltemperatur des Filters 20 bei erhöhten Temperaturen für Betriebsbereiche mit höheren Möglichkeiten der Ausführung der SOx- Vergiftungswiederherstellung, so dass der Kraftstoffverbrauch verringert werden kann und die Gelegenheiten für die SOx- Vergiftungswiederherstellung vollständig genutzt werden können. However, the internal combustion engine emission control apparatus sets according to this embodiment, the target temperature of the filter 20 at elevated temperatures for operating ranges with higher possibilities of execution of the SOx poisoning restoration, so that the fuel consumption can be reduced and the opportunities for the SOx poisoning recovery can be fully utilized.
  • Wenn die Möglichkeit zur Ausführung der SOx- Vergiftungswiederherstellung höher ist, wie vorstehend beschrieben ist, erhält die Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel die höhere Temperatur des Filters 20 aufrecht, um ein Verlieren einer Gelegenheit für die SOx- Vergiftungswiederherstellung zu vermeiden. If the possibility of execution of the SOx poisoning recovery is higher, as described above, the engine emission control apparatus receives according to the embodiment, the higher temperature of the filter 20 upright to avoid losing an opportunity for the SOx poisoning recovery. Wenn die Möglichkeit der Ausführung der SOx-Vergiftungswiederherstellung geringer ist, verringert die Emissionssteuerungsvorrichtung die Zieltemperatur des Filters 20 , um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und die Verschlechterung der Abgasemission aufgrund der SOx-Vergiftung des SOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart zu verringern. If the possibility of execution of the SOx poisoning recovery is smaller, the emission control device reduces the target temperature of the filter 20 in order to improve the fuel economy and to reduce the deterioration of exhaust emission due to the SOx poisoning of the SOx catalyst of storage reduction type.
  • Zweites Ausführungsbeispiel Second Embodiment
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der folgenden Hinsicht. A second embodiment differs from the first embodiment in the following respects. Das heißt, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Temperaturfestsetzung des Filters 20 unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt wird, unmittelbar nachdem die SOx-Vergiftungswiederherstellung notwendig wird. That is, in the first embodiment, the temperature setting of the filter 20 is performed taking into account the operating state of the engine 1 immediately after the SOx poisoning recovery is necessary. Wenn jedoch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die SOx-Vergiftungswiederherstellung notwendig wird, wird das Filter 20 zu einer Temperatur (bsw. 630°C) erwärmt, die für die SOx-Vergiftungswiederherstellung notwendig ist. However, in the second embodiment, the SOx poisoning recovery is required, the filter is 20 to a temperature (BSW. 630 ° C), which is necessary for the SOx poisoning restoration.
  • Wenn die SOx-Vergiftungswiederherstellung nicht zumindest für eine vorbestimmt Zeit (bsw. 3 Min.) durchgeführt wird, wird die Aufwärmsteuerung für das Filter 20 gemäß dem Betriebszustand wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. If the SOx-poisoning recovery is not at least for a predetermined time (BSW. 3 min.) Is performed, the warm-up control for the filter 20 according to the operating state is performed as in the first embodiment.
  • Obwohl sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend unterscheidet, dass das Filter 20 zuerst auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird, haben der Verbrennungsmotor 1 und andere gegenständliche Elemente, auf die das Ausführungsbeispiel angewendet ist, grundsätzlich den gleichen Aufbau wie diejenigen die in dem ersten Ausführungsbeispiel und werden nachstehend nicht beschrieben. Although the second embodiment from the first embodiment differs in that the filter 20 is first heated to a predetermined temperature, have the engine 1 and other objective elements to which the embodiment is applied, in principle the same construction as those of the first in the embodiment and will not be described below.
  • Im Allgemeinen ist es schwierig vorauszusagen, wann der Bereich des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 zu einem Niedriglastbereich wechseln wird. In general, it is difficult to predict when the area of operation of the engine 1 will switch to a low-load range. Daher sind in der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels die Zieltemperaturen des Filters 20 entsprechend in Betriebsbereichen des Verbrennungsmotors 1 gesetzt, um die Erwärmung des Filters 20 nach dem Wechsel des Betriebsbereich zu dem Niedriglastbereich zu gestatten. Therefore, the target temperature of the filter 20 in the internal combustion engine emission control apparatus of the first embodiment are set according to operating ranges of the internal combustion engine 1, to allow the heating of the filter 20 after the change of the operating range to the low load range.
  • Jedoch setzt sich der Betrieb in einem Hochlastbereich in einigen Fällen fort, bsw. However, the factory is in a high load region continued in some cases, bsw. während einer Autobahnfahrt oder dergleichen, und wird unmittelbar durch einen Niedriglastbereich für irgendeinen anderen Fall gefolgt, bsw. during highway driving, or the like, and is immediately followed by a low load range for any other case, bsw. während einer Fahrt des Fahrzeugs in einer städtischen Gegend oder dergleichen. during running of the vehicle in an urban area or the like.
  • Wenn in diesem Ausführungsbeispiel die SOx- Vergiftungswiederherstellung notwendig wird, wird die Temperatur des Filters 20 auf eine Temperatur (bsw 630°C) angehoben, die für die SOx-Vergiftungswiederherstellung notwendig ist. When the SOx poisoning recovery is necessary in this embodiment, the temperature of the filter 20 is (BSW 630 ° C) is raised to a temperature necessary for the SOx poisoning restoration. Wenn für einen vorbestimmten Zeitraum (bsw. 3 Min.) der Betriebsbereich nicht zu einem Betriebsbereich wechselt, der die Ausführung der SOx-Vergiftungswiederherstellung gestattet, wird die Temperatur des Filters 20 gemäß dem Betriebsbereich zum Steuern der Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gesteuert. If for a predetermined period (BSW. 3 min.) Does not change the operation area to an operating area which permits the execution of the SOx poisoning recovery, the temperature of the filter 20 is controlled according to the operating range for controlling the deterioration of the fuel economy as in the first embodiment ,
  • Wenn daher die SOx-Vergiftungswiederherstellung notwendig wird, wird die Temperatur des Filters 20 unmittelbar angehoben, um die SOx-Vergiftungswiederherstellung zu gestatten. Therefore, when the SOx poisoning recovery is required, the temperature of the filter 20 is immediately lifted to allow the SOx poisoning restoration. Dann kann die SOx-Vergiftungswiederherstellung unmittelbar durchgeführt werden, wenn ein Betriebszustand, der die SOx- Vergiftungswiederherstellung gestattet, erreicht ist. Then, the SOx poisoning restoration can be performed immediately when an operation state that allows the SOx poisoning recovery is achieved. Wenn ein Betriebszustand, der die SOx-Vergiftungswiederherstellung nicht gestattet, sich fortsetzt, wird die Temperatur des Filters 20 gemäß dem Betriebszustand gesteuert, so dass die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringert werden kann, und so dass bei einem Wechsel zu einem Niedriglastbereich die Temperatur des Filters 20 rasch angehoben werden kann. When an operating state that does not allow the SOx poisoning recovery continues, the temperature of the filter 20 is controlled according to the operating state, so that the deterioration can be reduced in terms of fuel economy, and so that with a change to a low-load range, the temperature of the filter can be quickly raised 20th
  • Die Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung der Erfindung ist in der Lage, die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Setzten der Zieltemperatur des Filters 20 gemäß dem Betriebszustand zu steuern und die Gelegenheiten für die SOx-Vergiftungswiederherstellung durch rasches Erwärmen des NOx-Katalysators zu vermehren, wenn eine Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet ist. The internal combustion engine emission control apparatus of the invention is able to control the deterioration in fuel economy penetrated the target temperature of the filter 20 according to the operating state and to increase the opportunities for the SOx poisoning restoration by rapid heating of the NOx catalyst when sulfur poisoning recovery is permitted.
  • Während die Erfindung in Bezugnahme darauf beschrieben ist, was gegenwärtig als ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele betrachtet wird, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen beschränkt ist. While the invention is described in reference to what is presently considered to be preferred embodiments thereof, it is understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments or constructions. Dagegen ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedenartige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdeckt. In contrast, it is intended that the invention cover various modifications and equivalent arrangements. Während außerdem die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhaft sind, sind andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder einem einzelnen Ausführungsbeispiel ebenso innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung. In addition, while the various elements of the disclosed invention are shown in various combinations and configurations, which are exemplary, other combinations and configurations, including more, less or a single embodiment, are also within the scope of the invention.
  • Somit umfasst die Emissionssteuerungsvorrichtung einen NOx- Katalysator 20 , eine Aufwärmeinrichtung 28 zum Erwärmen des NOx- Katalysators 20 und eine Betriebszustanderfassungseinrichtung 33 , 36 zum Erfassen des Zustands des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 . Thus, the emission control apparatus includes a NOx catalyst 20, a heating device 28 for heating the NOx catalyst 20, and an operating condition detecting means 33, 36 for detecting the state of operation of the engine. 1 Die Aufwärmeinrichtung 28 erwärmt den NOx- Katalysator 20 durch Setzen einer Zieltemperatur auf der Grundlage eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 , der durch die Betriebszustanderfassungseinrichtung 33 , 36 erfasst wird. The heating device 28 heats the NOx catalyst 20 by setting a target temperature on the basis of an operating state of the internal combustion engine 1 which is detected by the operating condition detecting means 33, 36th Wenn sich er Verbrennungsmotor 1 in einem Hochlastzustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators 20 geeignet ist, erwärmt die Aufwärmeinrichtung 28 den NOx- Katalysator 20 nicht. If it is the internal combustion engine 1 in a high load condition, which is not suitable for heating of the NOx catalyst 20, 20 is not heated, the heating device 28 to the NOx catalyst. Daher ist die Emissionssteuerungsvorrichtung in der Lage, eine Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu steuern, und ist in der Lage, die Temperatur des NOx- Katalysators auf eine Temperatur rasch anzuheben, die eine Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet, wenn eine für die Schwefelvergiftungswiederherstellung erforderliche Bedingung erfüllt ist. Therefore, the emission control device is able to control a deterioration in fuel economy and is able to raise the temperature of the NOx catalyst rapidly to a temperature that allows for sulfur poisoning recovery when a required for the sulfur poisoning recovery condition is satisfied.

Claims (10)

  1. 1. Emissionssteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ( 1 ) mit: 1. emission control apparatus for an internal combustion engine (1) comprising:
    einem NOx-Katalysator ( 20 ), der NOx aus einem in den NOx-Katalysator strömenden Abgas absorbiert und speichert, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases sich auf einer mageren Seite eines stöichiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnisses befindet, und der gespeichertes NOx abgibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem stöichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder zu einer fetten Seite des stöichiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnisses wechselt; a NOx catalyst (20) absorbs NOx from a gas flowing into the NOx catalyst exhaust and stores, when an air-fuel ratio of the exhaust gas is on a lean side of a stoichiometric air-fuel ratio, and the stored NOx outputs, when the air-fuel ratio of exhaust gas shifts to the stoichiometric air-fuel ratio or to a rich side of the stoichiometric air-fuel ratio;
    einer Aufwärmeinrichtung ( 28 ) zum Durchführen einer Aufwärmsteuerung des NOx-Katalysators ( 20 ), wenn sich der Bedarf zum Entfernen eines Schwefeloxids von dem NOx- Katalysator ( 20 ) ergibt; a heating means (28) for performing warm-up control of the NOx catalyst (20) when the need arises of a sulfur oxide from the NOx catalyst (20) for removal; und and
    einer Betriebszustanderfassungseinrichtung ( 33 , 36 ) zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine ( 1 ), an operating state detecting means (33, 36) for detecting an operating condition of the internal combustion engine (1),
    wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) den NOx-Katalysator ( 20 ) durch Setzen einer Zieltemperatur auf der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ( 1 ) erwärmt, der durch die Betriebszustanderfassungseinrichtung ( 33 , 36 ) erfasst ist, oder dass die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) den NOx-Katalysator ( 20 ) nicht erwärmt, wenn die Brennkraftmaschine ( 1 ) sich in einem Hochlastzustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators ( 20 ) geeignet ist. wherein said emission control device is characterized in that the heating device (28) the NOx catalyst (20) heated by setting a target temperature on the basis of the operating state of the internal combustion engine (1) which is detected by the operating condition detecting means (33, 36), or that the heating device (28) does not heat the NOx catalyst (20) when the internal combustion engine (1) is in a high load condition, which is not suitable for heating of the NOx catalyst (20).
  2. 2. Emissionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn sich der Bedarf zum Entfernen des Schwefeloxids von dem NOx-Katalysators ( 20 ) ergibt, die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) eine Temperatur des NOx-Katalysators ( 20 ) zeitweilig auf eine Temperatur anhebt, die für eine Schwefelvergiftungswiederherstellung erforderlich ist, und wenn die Schwefelvergiftungswiederherstellung nicht für eine nachfolgende vorbestimmte Zeit durchgeführt wird, die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) den NOx-Katalysator ( 20 ) durch Setzen einer Zieltemperatur auf der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ( 1 ) erwärmt, der durch die Betriebszustanderfassungseinrichtung ( 33 , 36 ) erfasst ist, und wenn die Brennkraftmaschine ( 1 ) sich in dem Betriebszustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators ( 20 ) geeignet ist, die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) das Erwärmen des NOx-Katalysators ( 20 ) vermeidet. 2. emission control apparatus according to claim 1, characterized in that when the demand of the sulfur oxide from the NOx catalyst (20) for removing results, the warm-up means (28) raises a temperature of the NOx catalyst (20) temporarily to a temperature that is required for a sulfur poisoning recovery, and if the sulfur poisoning recovery is not performed for a subsequent predetermined time, the heating device (28) the NOx catalyst (20) heated by setting a target temperature on the basis of the operating state of the internal combustion engine (1), by the operating condition detecting means (33, 36) is detected, and when the internal combustion engine (1) is in the operating state, which is not suitable for heating of the NOx catalyst (20), the heating device (28), the heating of the NOx catalyst (20) avoids.
  3. 3. Emissionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieltemperatur des NOx-Katalysators ( 20 ), wenn sich die Brennkraftmaschine ( 1 ) in einem Niedriglastbereich befindet, höher gesetzt wird, als wenn die Brennkraftmaschine ( 1 ) sich in einem Hochlastbereich befindet. 3. emission control apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the target temperature of the NOx catalyst (20) when the internal combustion engine (1) is in a low load region is set higher than when the internal combustion engine (1) is in a high load region located.
  4. 4. Emissionssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwärmsteuerung durch die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) abgeschwächt wird, wenn eine tatsächliche Temperatur des NOx-Katalysators ( 20 ) höher als die Zieltemperatur ist, und dass die Aufwärmsteuerung durch die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) verstärkt wird, wenn die tatsächliche Temperatur des NOx- Katalysators ( 20 ) niedriger als die Zieltemperatur ist. 4. emission control apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the warm-up control by the heating device (28) is reduced when an actual temperature of the NOx catalyst (20) is higher than the target temperature, and that the heat-up control by the heating device (28) is increased if the actual temperature of the NOx catalyst (20) is lower than the target temperature.
  5. 5. Emissionssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) das Aufwärmen des NOx- Katalysators ( 20 ) anhält, wenn ein Betriebszustand, der die Entfernung des Schwefeloxids nicht gestattet, sich für zumindest eine vorbestimmte Zeit fortsetzt, während die Aufwärmeinrichtung ( 28 ) gerade den NOx-Katalysator ( 20 ) erwärmt. 5. emission control apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heating device (28) stops the warm-up of the NOx catalyst (20) when an operating state that does not allow the removal of the sulfur oxide, continues for at least a predetermined time while the heating device (28) is heated just the NOx catalyst (20).
  6. 6. Emissionssteuerungsverfahren einer Emissionssteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine ( 1 ) mit einem NOx-Katalysator ( 20 ), der NOx aus einem in den NOx-Katalysator strömenden Abgas absorbiert und speichert, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases sich auf einer mageren Seite eines stöichiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnisses befindet, und der gespeichertes NOx abgibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem stöichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder zu einer fetten Seite des stöichiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnisses wechselt, wobei eine Aufwärmsteuerung des NOx-Katalysators ( 20 ) durchgeführt wird, wenn sich ein Bedarf zum Entfernen eines Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator ( 20 ) ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Emissionssteuerungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Absorbed 6. emission control method of an emission control device of an internal combustion engine (1) having a NOx catalyst (20), the NOx from a flowing into the NOx catalyst exhaust and stores, when an air-fuel ratio of the exhaust gas is on a lean side of a stoichiometric air-fuel ratio is, and the stored NOx when the air-fuel ratio of exhaust gas shifts to the stoichiometric air-fuel ratio or to a rich side of the stoichiometric air-fuel ratio, wherein a warm-up control of the NOx is conducted catalyst (20) when a requirement of a sulfur oxide from the NOx catalyst (20) for removing results, characterized in that the emission control method comprising the steps of:
    Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine ( 1 ); Detecting an operating condition of the internal combustion engine (1);
    Setzen einer Zieltemperatur des NOx-Katalysators ( 20 ) auf der Grundlage des Betriebszustands; Setting a target temperature of the NOx catalyst (20) on the basis of the operating state; und and
    Erwärmen des NOx-Katalysators ( 20 ) in Richtung auf die Zieltemperatur oder Vermeiden der Erwärmung des NOx- Katalysators ( 20 ), wenn sich die Brennkraftmaschine ( 1 ) in einem Hochlastzustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators ( 20 ) geeignet ist. Heating of the NOx catalyst (20) in the direction to the target temperature or avoiding the heating of the NOx catalyst (20) when the internal combustion engine (1) is in a heavy load state which is not suitable for heating of the NOx catalyst (20) ,
  7. 7. Emissionssteuerungsverfahren gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch den Schritt des zeitweiligen Anhebens einer Temperatur des NOx-Katalysators ( 20 ) auf eine Temperatur, die für eine Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird, wenn sich ein Bedarf zum Entfernen des Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator ( 20 ) ergibt. 7. emission control method according to claim 6, characterized by the step of temporarily raising a temperature of the NOx catalyst (20) to a temperature required for sulfur poisoning recovery when there is a requirement of the sulfur oxide removal from the NOx catalyst (20) results.
  8. 8. Emissionssteuerungsverfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieltemperatur des NOx-Katalysators ( 20 ) dann, wenn sich die Brennkraftmaschine ( 1 ) in einem Niedriglastbereich befindet, höher gesetzt ist als dann, wenn sich die Brennkraftmaschine ( 1 ) in einem Hochlastbereich befindet. 8. emission control method according to claim 6 or 7, characterized in that the target temperature of the NOx catalyst (20) when the internal combustion engine (1) is in a low load region is set higher than when the internal combustion engine (1) in a high-load region.
  9. 9. Emissionssteuerungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufwärmsteuerung des NOx-Katalysators ( 20 ) abgeschwächt wird, wenn eine tatsächliche Temperatur des NOx-Katalysators ( 20 ) höher als die Zieltemperatur ist, und dass die Aufwärmsteuerung verstärkt wird, wenn die tatsächliche Temperatur des NOx-Katalysators ( 20 ) niedriger als die Zieltemperatur ist. 9. emission control method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that a warm-up control of the NOx catalyst (20) is reduced when an actual temperature of the NOx catalyst (20) is higher than the target temperature, and that the warm-up control is amplified if the actual temperature of the NOx catalyst (20) is lower than the target temperature.
  10. 10. Emissionssteuerungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des NOx-Katalysators ( 20 ) angehalten wird, wenn ein Betriebszustand, der die Entfernung des Schwefeloxids nicht gestattet, sich für zumindest eine vorbestimmte Zeit fortsetzt, während der NOx-Katalysator ( 20 ) gerade aufgewärmt wird. 10. Emission control method according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the heating of the NOx catalyst (20) is stopped when an operation state that does not allow the removal of the sulfur oxide, for at least a predetermined time continues, while the NOx the warming-up catalyst (20).
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