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). 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. 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. 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.An emission control device comprises a NOx catalytic converter (20), a warming-up device (28) for heating the NOx catalytic converter (20) and an operating state detection device (33, 36) for detecting the state of the operation of the internal combustion engine (1). The warming device (28) heats the NOx catalyst (20) by setting a target temperature based on an operating state of the internal combustion engine (1), which is detected by the operating state detection device (33, 36). If the internal combustion engine (1) is in a high-load state which is not suitable for heating the NOx catalytic converter (20), the heating device (28) does not heat the NOx catalytic converter (20). Therefore, the emission control device is able to control deterioration in fuel economy and is able to rapidly raise the temperature of the NOx catalyst to a temperature that allows sulfur poisoning recovery when a condition necessary for the sulfur poisoning recovery 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). 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 (N2) verursacht, wenn die Abgaseinströmung eine niedrige Sauerstoffkonzentration hat und ein Reduktionsmittel anwesend ist. In the past, a technology in which a NOx catalyst is disposed in an exhaust system of an internal combustion engine has been proposed in the field of internal combustion engines installed in motor vehicles and the like, and particularly in lean-burn gasoline engines and diesel engines capable of burn an air-fuel mixture in a state of excess oxygen (commonly referred to as a lean air-fuel ratio mixture). A known NOx catalyst is a storage reduction type NOx catalyst that absorbs and stores nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas when the inflow of exhaust gas has a high oxygen concentration, and that releases the stored nitrogen oxides (NOx) and reduces them to nitrogen (N 2 ) caused when the exhaust gas inflow has a low oxygen concentration 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. 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 (N2). When such a storage reduction type NOx catalyst is disposed in the exhaust system of an internal combustion engine, the storage reduction type NOx catalyst absorbs nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas when the internal combustion engine is operated in a lean combustion mode and therefore the air / fuel ratio of the exhaust gas becomes high , When the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the storage reduction type NOx catalyst becomes low, the storage reduction type NOx catalyst releases nitrogen oxides (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. Schwefeloxide (SOx) werden durch die Verbrennung von Schwefelbestandteilen ausgebildet, die in dem Kraftstoff enthalten sind. SOx, der in dem Katalysator gespeichert ist, wird weniger einfach abgelassen als NOx und wird daher an dem NOx-Katalysator gesammelt. Die Sammlung von SOx wird als Schwefelvergiftung (SOx-vergiftung) bezeichnet. Wenn der NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart der SOx- Vergiftung unterliegt, fällt die NOx-Entfernungsrate ab. Daher ist es notwendig, den NOx-Katalysator einem Vergiftungswiederherstellungsprozess zum Wiederherstellen des NOx-Katalysators von der SOx-Vergiftung mit einer geeigneten Zeitabstimmung zu unterziehen. 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 storage reduction type NOx catalyst absorbs and also stores sulfur oxides (SOx) through the same Mechanism like NOx. Sulfur oxides (SOx) are caused by the Combustion of sulfur components formed in the Fuel are included. SOx in the catalyst stored is less easy to drain than NOx and is therefore collected on the NOx catalyst. The collection of SOx is called sulfur poisoning (SOx poisoning). If the NOx catalyst of the storage reduction type of the SOx If there is poisoning, the NOx removal rate drops. Therefore it is necessary to change the NOx catalyst Poisoning recovery process to restore the NOx catalyst from the SOx poisoning with a suitable Undergo timing. The Poisoning recovery process is caused by that the exhaust gas with a reduced oxygen concentration flows through the NOx catalyst, achieved while the NOx Catalyst is kept at a high temperature (e.g. approximately 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. 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. However, during lean-burn operation Exhaust gas temperature low, so it is not easy to control the NOx To heat the catalyst to a temperature suitable for the Recovery from SOx poisoning is needed if one normal operating condition is maintained. In this However, the situation becomes the supply of a reducing agent (Fuel) in the exhaust gas the oxygen concentration in the Reduce exhaust gas while the temperature of the catalyst increases.

Bspw. 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. 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. 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. Daher kann der NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart von der Schwefelvergiftung innerhalb einer relativ kurzen Zeit wiederhergestellt werden. 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. For example. holds one Engine emission control device used in the Japanese Patent Laid-Open No. 11-343836 is essentially the air / fuel ratio used in the NOx catalyst of the storage reduction type flows in, in the Environment of a stoichiometric air-fuel ratio and makes the air / fuel ratio lower intermittently than the stoichiometric air / fuel ratio when the Restoration of the NOx catalyst Storage reduction design from poisoning becomes necessary. Because of this operation, the air / fuel ratio becomes the environment of the stoichiometric air / fuel ratio for most of the time during the Poisoning recovery process held so that Production of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas can be minimized. Since furthermore that Air / fuel ratio intermittently lower than that stoichiometric air / fuel ratio is made is the average air / fuel ratio during the poisoning recovery process at the fuel-rich side (rich side) of the stoichiometric Air / fuel ratio. Therefore, the NOx catalyst can Storage reduction design from sulfur poisoning within be restored in a relatively short time. According to the the aforementioned disclosure is the Poisoning recovery control on the premise performed that the temperature of the NOx catalyst Storage reduction type is, for example, greater than or equal to 300 ° C and that the amount of sulfur oxides that are in the catalyst is stored greater than or equal to a predetermined amount is.

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 by reducing the exhaust air-fuel ratio is performed as described above results in a reduction in Air / fuel ratio during high load operation of the Internal combustion engine an excessively increased temperature of the NOx catalyst of the storage reduction type and therefore can a thermal deterioration of the NOx catalyst Cause memory reduction design.

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. 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. According to the above-mentioned patent publication the warm-up control of the NOx catalyst Memory reduction design performed when the temperature of the NOx catalyst of the storage reduction type and the amount of Sulfur oxides stored therein, the conditions for Start poisoning recovery control. However, if the warm-up control is not controlled by the operation of the Internal combustion engine is tracked in a low load range, becomes a deterioration in fuel economy due to a long continuing sequel to one High temperature condition of the catalyst caused.

Des weiteren wird die Schwefelvergiftungswiederherstellung normalerweise während eines Niedriglastverbrennungsmotorbetriebs durchgeführt. 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. Wenn während des Verlaufs der Zeit der Zustand des Betriebs der Brennkraftmaschine zu einem Hochlastbereich wechselt, ist eine Gelegenheit für eine Schwefelvergiftungswiederherstellung verloren. Furthermore, the sulfur poisoning recovery usually during low load engine operation carried out. However, when the warm-up control is started, after the engine operation to the low load area is switched must take a long time before the NOx Storage reduction type catalyst to one temperature is warmed for sulfur poisoning recovery is needed. If during the course of time the condition the operation of the internal combustion engine to a high load area changes is an opportunity for one Sulfur poisoning recovery lost.

Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen. 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. The invention was made to achieve the above To solve problems. It is an object of the invention Technology that is able to create a Deterioration in fuel economy Reduce internal combustion engine with a Emission control device is equipped to the Temperature of a NOx catalyst Emission control device to a temperature quickly which is a sulfur poisoning recovery allowed at the time of fulfilling a condition that is needed for sulfur poisoning recovery.

Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, schafft die Erfindung eine Emissionssteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine wie folgt. 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; eine Aufwärmeinrichtung zum Durchführen einer Aufwärmsteuerung des NOx-Katalysators, wenn ein Bedarf zum Entfernen eines Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator sich ergibt; und eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zustands des Betriebs der Brennkraftmaschine. 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. Wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Hochlastzustand befindet, der nicht geeignet ist, den NOx-Katalysator zu erwärmen, erwärmt die Aufwärmeinrichtung den NOx-Katalysator nicht. In order to solve the above-mentioned problem, the Invention an emission control device for a Internal combustion engine as follows. That is, one Emission control device of an internal combustion engine according to of the invention comprises: a NOx catalyst, the NOx from an exhaust gas that flows into the NOx catalytic converter, absorbs 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 drains when the exhaust gas air / fuel ratio increases the stoichiometric air / fuel ratio or to the rich side of the stoichiometric air / fuel ratio switches; a warm-up device for performing a Warm-up control of the NOx catalyst when a need for Removal of a sulfur oxide from the NOx catalyst results; and an operating state detection device for Detecting a state of the operation of the internal combustion engine. The Warming device heats the NOx catalyst by setting a target temperature based on the state of the operation the internal combustion engine, which by the Operating state detection device is detected. If the Internal combustion engine is in a high load state that is not is suitable to heat the NOx catalyst, warms the Not warming up 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. Das Emissionssteuerungsverfahren weist die folgenden Schritte auf: Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine; Setzen einer Zieltemperatur des NOx- Katalysators auf der Grundlage des Betriebszustands; 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. According to another aspect of the invention, a Emission control procedure one Emission control device of an internal combustion engine with a NOx catalyst is provided, the NOx from a in the NOx Catalytic converter inflowing exhaust gas is absorbed and stored when an air / fuel ratio of the exhaust gas is on a lean Side of a stoichiometric air / fuel ratio and that releases the stored NOx when that Air / fuel ratio of the exhaust gas to the stoichiometric Air / fuel ratio or to a rich side of the stoichiometric air / fuel ratio changes, where a warm-up control of the NOx catalyst is carried out, when there is a need to remove a sulfur oxide from the NOx catalyst results. The emissions control process points the following steps: Capture an operating state of the Internal combustion engine; Setting a target temperature of the NOx Catalytic converter based on the operating state; and Heating the NOx catalyst towards the target temperature or avoid heating the NOx catalyst when the Internal combustion engine is in a high-load state, which leads to Heating the NOx catalyst is not suitable.

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. 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. A main feature of the emission control device and the Emission control method thereof according to the invention in that a target temperature of the NOx catalyst according to the operating state of the internal combustion engine is determined and the heating of the NOx catalyst is performed when there is a need to remove a Sulfur oxide from the NOx catalyst, and in that when the engine is in a high load condition where is a sulfur poisoning recovery cannot be carried out, the heating of the NOx Catalyst is avoided. Therefore, it becomes possible to Deterioration in fuel economy to control and the temperature of the NOx catalyst to a Rapidly raise temperature for that Sulfur poisoning recovery is needed if one Operating state is reached, the Sulfur poisoning recovery allowed.

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. Während des Hochlastbetriebszustands kann die Ausführung der Schwefelvergiftungswiederherstellung die Temperatur des NOx- Katalysators übermäßig anheben und kann eine thermische Verschlechterung des NOx-Katalysators bewirken. 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. 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. Oft ist es während eines Autobahnfahrens bzw. Schnellstraßenfahrens oder dgl., dass sich der Hochlastbetriebszustand fortsetzt. 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. Daher wird die Erwärmung des NOx-Katalysators gemäß der Erfindung vermieden, wenn sich der Verbrennungsmotor in dem Hochlastbetriebsbereich befindet. Daher wird es möglich, den Kraftstoffverbrauch und die Steuerungsverschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verringern. In the engine emission control device and the emission control method thereof as above is described, the heating of the NOx catalyst avoided when the operating state of the internal combustion engine located in an operating area where the recovery are not carried out by sulfur poisoning, for example in a high load operating area. During the High load operating state can be the execution of the Sulfur poisoning recovery the temperature of the NOx Raise catalyst excessively and may cause thermal Cause deterioration of the NOx catalyst. Therefore it is in some cases, although the temperature of the NOx catalyst is not raised during the high load operating range possible to restore the sulfur poisoning after the To raise the temperature. Furthermore increases the temperature to on during the high load operating range certain level due to the heat from the exhaust gas, so the NOx catalytic converter can be quickly heated to the temperature needed for sulfur poisoning recovery. It is often during a freeway or Expressway driving or the like. That the High load operating state continues. In such a case despite the execution of the heating of the NOx catalyst considerably long time before you switch to one Operating state run for the Sulfur poisoning recovery is needed. Therefore the heating of the NOx catalyst according to the invention avoided when the internal combustion engine is in the High load operating area is located. Therefore, it becomes possible Fuel consumption and control degradation to reduce 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. Wenn der Betriebszustand dem Niedriglastbereich erreicht, wird ein Temperaturanstieg des NOx-Katalysators aufgrund der Temperatur des Abgases weniger wahrscheinlich. 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. If the engine operation is in a different area, For example, a medium load range, the possibility a change to an operating state that the Sulfur poisoning recovery allowed. If the Operating state reaches the low load range, is a Temperature rise of the NOx catalyst due to the temperature of the exhaust gas less likely. If further the Operating state reaches a low load range, the Possibility of changing to an operating state that the Sulfur poisoning recovery allowed higher, so the need to raise the temperature of the NOx catalyst increases.

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. 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. Therefore, when the engine operation is in the Medium load range, the set temperature of the NOx Catalyst set so that the temperature of the NOx Catalyst becomes higher when the state of the Internal combustion engine operation reaches the low load range. With With this setting it is possible to adjust the temperature of the NOx Catalyst to quickly raise to the temperature required for the Sulfur poisoning recovery is needed if that Operating state of the sulfur poisoning recovery allowed to be achieved and to reduce the amount of fuel, that before performing 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. 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. If, for example, the internal combustion engine is in the low-load range it is possible to Perform sulfur poisoning recovery immediately, provided that the NOx catalyst has a temperature that is suitable for sulfur poisoning recovery. If hence the temperature of the NOx catalyst to the temperature is raised for sulfur poisoning recovery needed, it is possible to Perform sulfur poisoning recovery immediately.

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 to set higher when the internal combustion engine is in a low load range as if the Internal combustion engine is located in a high-load area.

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 mitigate warm-up control when an actual temperature of the NOx catalyst is higher than the target temperature is, and to reinforce the warm up control, when the actual temperature of the NOx catalyst is lower than the target temperature is.

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 on the Changed basis of the operating range of the internal combustion engine becomes, it becomes possible to see the deterioration in terms of Reduce fuel economy and temperature of the NOx catalyst to quickly raise the temperature for sulfur poisoning recovery is needed if that Operating state of the sulfur poisoning recovery allowed, is reached.

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 another form from each aspect of the invention, described above, the heating of the NOx Catalyst are stopped when an operating condition that removal of the sulfur oxide is not permitted continues at least 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. Daher kann während dieses Betriebszustands das Anhalten der Erwärmung des NOx- Katalysators die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringern. If the above operating state continues and the sulfur poisoning recovery was not performed becomes a high temperature state of the NOx catalyst maintained with deterioration in terms of Fuel economy is effected. Therefore, during stop the heating of the NOx The deterioration in terms of catalyst Reduce fuel economy.

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 Assume construction, when there is a need for Removal of the sulfur oxide from the NOx catalyst gives that Temperature of the NOx catalyst raised to a temperature that is needed for a sulfur poisoning recovery and if the sulfur poisoning recovery is not for a subsequent predetermined time that NOx catalyst by setting a target temperature based on the detected operating state of the internal combustion engine is heated, and when the internal combustion engine is in an operating state is not suitable for heating the NOx catalyst is avoided, the heating of the NOx catalyst.

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. Wenn darauf der Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu einem Niedriglastbereich wechselt, wird die Schwefelvergiftungswiederherstellung durchgeführt. Wenn jedoch sich der Verbrennungsmotorbetrieb ohne einen Wechsel zu dem vorstehend genannten Betriebsbereich fortsetzt, wird Kraftstoff verbraucht, um die Temperatur des NOx-Katalysators beizubehalten. 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. In the engine emission control device and the emission control process that is built up like is described above, the NOx catalyst on the Temperature warmed up for that Sulfur poisoning recovery is needed, though a need to recover the NOx catalyst from one Sulfur poisoning results. If the operating status of the Internal combustion engine changes to a low load range sulfur poisoning recovery performed. If however, the engine operation without a change to continues the above-mentioned operating area Fuel consumed at the temperature of the NOx catalyst maintain. Therefore if the Sulfur poisoning recovery not for the predetermined one Duration is carried out, the warm-up control of the NOx Catalyst performed according to the operating range, so that Deterioration in fuel economy can be reduced.

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 embodiment and others exemplary embodiments task features, Advantages, the technical and industrial importance of this Invention will become apparent by reading the following detailed description the exemplary embodiments of the invention below Understanding of the accompanying drawings better understood.

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 is applied to an internal combustion engine emission control apparatus according to the 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; und 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; and

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die gesetzte Temperatur des Filters in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung anzeigt. Fig. 4 is a graph showing 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 more specific with reference to the exemplary ones Described embodiments.

Im folgenden wird ein spezifisches Ausführungsbeispiel einer Emissionssteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 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 is a specific embodiment of a Emission control device for an internal combustion engine according to the invention described with reference to the drawings. The following description deals with an exemplary case in which the emission control device for the Internal combustion engine according to the invention on a Diesel engine used to power a vehicle is.

Erstes AusführungsbeispielFirst 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 internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-stroke diesel internal 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. 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. Die gemeinsame Leitung 4 ist mit einem Drucksensor 4a der gemeinsamen Leitung versehen, der ein elektrisches Signal entsprechend einem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Leitung 4 abgibt. 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 . Each of the fuel injection valves 3 is connected to a collector (common rail) 4 , which stores the fuel until a predetermined pressure is reached. The common line 4 is provided with a pressure sensor 4 a of the common line, which emits an electrical signal corresponding to a fuel pressure in the common line 4 .

Die gemeinsame Leitung 4 steht in Verbindung mit einer Kraftstoffpumpe 6 über ein Kraftstoffzufuhrrohr 5. Die Kraftstoffpumpe 6 arbeitet unter Verwendung eines Rotationsdrehmoments einer Ausgangswelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 1 als eine Antriebsleistungsquelle. Eine Pumpenriemenscheibe 6a, die an einer Eingangswelle der Kraftstoffpumpe 6 angebracht ist, ist über einen Riemen 7 mit einer Kurbelwellenriemenscheibe 1a verbunden, die an der Ausgangswelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors 1 angebracht ist. The common line 4 is connected to a fuel pump 6 via a fuel supply pipe 5 . The fuel pump 6 operates using a rotational torque of an output shaft (crankshaft) of the engine 1 as a driving power source. A pump pulley 6 a, which is attached to an input shaft of the fuel pump 6 , is connected via a belt 7 to a crankshaft pulley 1 a, which is attached to the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 .

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 rotational torque of the crankshaft is transmitted to the input shaft of the fuel pump 6, 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. Wenn ein Antriebsstrom auf die Kraftstoffeinspritzventile 3 aufgebracht ist, werden die Kraftstoffeinspritzventile 3 geöffnet. Als Folge wird Kraftstoff von jedem von den Kraftstoffeinspritzventilen 3 in einen entsprechenden der Zylinder 2 eingespritzt. The fuel ejected from the fuel pump 6 is supplied to the common line 4 through the fuel supply pipe 5 and is stored in the common line 4 up to the predetermined pressure and is distributed to the fuel injection valves 3 of the cylinders 2 . When a driving current is applied to the fuel injection valves 3 , the fuel injection valves 3 are opened. As a result, fuel is injected from each of the fuel injection valves 3 into a corresponding one of the cylinders 2 .

Ein Einlasskrümmer 8 ist mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Jedes Abzweigungsrohr des Einlasskrümmers 8 steht mit der Brennkammer eines entsprechenden von den Zylindern 2 über einen Einlassanschluss (nicht gezeigt) in Verbindung. An intake manifold 8 is connected to the internal combustion engine 1 . 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. Ein Luftdurchflussmessgerät 11 ist an dem Einlassrohr 9 stromabwärts von dem Luftfilterkasten 10 angebracht. Das Luftdurchflussmessgerät 11 gibt ein elektrisches Signal entsprechend der Masse der durch das Einlassrohr 9 strömenden Einlassluft aus. The intake manifold 8 is connected to an intake pipe 9 which is connected to an air filter box 10 . An air flow meter 11 is attached to the inlet pipe 9 downstream of the air filter box 10 . The air flow meter 11 outputs an electrical signal corresponding to the mass of the intake air flowing through the intake pipe 9 .

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. 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. An intake throttle valve 13 for adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 9 is disposed at a location in the intake pipe 9 immediately upstream of the intake manifold 8 . The intake throttle valve 13 is provided with an intake throttle actuator 14 , which is formed, for example, by a stepper motor and the like, and which drives the intake throttle valve 13 in the opening and closing directions.

Ein Verdichtergehäuse 15a 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. Ein Zwischenkühler 16 zum Kühlen der Einlassluft, die eine hohe Temperatur als Folge einer Verdichtung in dem Verdichtergehäuse 15a hat, ist an dem Einlassrohr 9 stromabwärts von dem Verdichtergehäuse 15a angeordnet. A compressor housing 15 a of a centrifugal charger (turbocharger) 15 , which works using hydrodynamic energy of the exhaust gas as a drive power source, is arranged on the inlet pipe 9 between the air flow meter 11 and the inlet throttle valve 13 . An intercooler 16 for cooling the intake air, which has a high temperature as a result of compression in the compressor housing 15 a, is arranged on the inlet 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 15a über das Einlassrohr 9. In the intake system thus constructed, intake air that has flown into the air cleaner box 10, dust, dirt or the like. By a (not shown) air cleaner purified in the air cleaner box 10 and then flows into the compressor housing 15a via the intake pipe 9 .

Die Einlassluft, die in das Verdichtergehäuse 15a eingeströmt ist, wird durch eine Rotation eines Verdichterrads verdichtet, das in dem Verdichtergehäuse 15a angepasst ist. Die Einlassluft, die eine hohe Temperatur als Folge der Verdichtung in dem Verdichtergehäuse 15a hat, wird in dem Zwischenkühler 16 gekühlt und strömt in den Einlasskrümmer 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 inlet air, which has flowed into the compressor housing 15 a, is compressed by rotation of a compressor wheel, which is adapted in the compressor housing 15 a. The intake air, which has a high temperature as a result of compression in the compressor housing 15 a, is cooled in the intercooler 16 and flows into the intake manifold 8 . The intake air that has flowed into the intake manifold 8 is distributed to the combustion chambers of the cylinders 2 through the respective branch pipes and is subjected to combustion that is caused using fuel injected from the fuel injection valves 3 as an ignition source.

Ein Auslasskrümmer 18 ist mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Jedes Abzweigungsrohr des Auslasskrümmers 18 steht mit der Brennkammer eines entsprechenden von den Zylindern 2 über einen Auslassanschluss (nicht gezeigt) in Verbindung. An exhaust manifold 18 is connected to the internal combustion engine 1 . 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 15b der Zentrifugalladevorrichtung 15 verbunden. Das Turbinengehäuse 15b ist mit einem Abgasrohr bzw. einem Auslassrohr 19 verbunden, das an einem stromabwärtigen Abschnitt davon mit einem (nicht gezeigten) Schalldämpfer verbunden ist. The exhaust manifold 8 is connected to a turbine housing 15 b of the centrifugal charging device 15 . The turbine housing 15 b is connected to an exhaust pipe or an outlet pipe 19 , which is connected at a downstream portion thereof to a silencer (not shown).

Ein Partikelfilter (im folgenden einfach als "Filter" bezeichnet) 20, das einen NOx-Katalysator zeigt, ist an einem mittleren Abschnitt des Abgasrohrs 19 vorgesehen. 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. A particulate filter (hereinafter simply referred to as a "filter") 20 , which shows a NOx catalyst, is provided on a central portion of the exhaust pipe 19 . An exhaust gas temperature sensor 24 , which emits an electrical signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 , is arranged on the exhaust pipe 19 upstream of the filter 20 .

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 in connection with a Particle filter described with a NOx catalyst Memory reduction design, commonly referred to as is loaded, which absorbs and stores NOx from the exhaust gas flows when the air / fuel ratio of the exhaust gas increases the lean side of a stoichiometric Air / fuel ratio and the stored NOx drains off for reduction, if that Air / fuel ratio of the exhaust gas that flows to the fuel-rich side (rich side) of the stoichiometric Air / fuel ratio changes.

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. Ein Beispiel dieses Luft/Kraftstoffverhältnisbereichs für den Fall eines Dieselmotors liegt bei 20 bis 50. The above air / fuel ratio, which is based on on the lean side means that Exhaust air / fuel ratio within a range so NOx is not through a three-way catalyst can be reduced. An example of this Air / fuel ratio range in the event of a Diesel engine is 20 to 50.

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. Ein Abgasdrosselbetätigungsglied 22 ist an dem Abgasdrosselventil 21 angebracht. Das Abgasdrosselbetätigungsglied 22 ist durch einen Schrittmotor oder dgl. ausgebildet und treibt das Abgasdrosselventil 21 in Öffnungs- und Schließrichtungen. An exhaust throttle valve 25 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is disposed in the exhaust pipe 19 downstream of the filter 20 . An exhaust throttle actuator 22 is attached to the exhaust throttle valve 21 . 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 15b der Zentrifugalladevorrichtung 15. Das Abgas, das in das Turbinengehäuse 15b eingeströmt ist, dreht ein Turbinenrad aufgrund seiner hydrodynamischen Energie. Das Turbinenrad ist drehbar in dem Turbinengehäuse 15b gestützt. Während dieses Betriebs wird ein Rotationsdrehmoment des Turbinenrads auf das Verdichterrad in dem Verdichtergehäuse 15a übertragen, das vorstehend erwähnt ist. In the exhaust system thus constructed, a mixture (burned gas) that is burned in each of the cylinders 2 of the engine 1 is discharged to the exhaust manifold 18 through the exhaust port, and then flows from the exhaust manifold 18 into the turbine housing 15 b of the centrifugal charger 15 . The exhaust gas that has flowed into the turbine housing 15 b rotates a turbine wheel due to its hydrodynamic energy. The turbine wheel is rotatably supported in the turbine housing 15 b. During this operation, a rotational torque of the turbine wheel is transmitted to the compressor wheel in the compressor housing 15 a, which is mentioned above.

Abgas, das von dem Turbinengehäuse 15b ausgestoßen wird, strömt in das Filter 20 über das Abgasrohr 19. 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. 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. Falls notwendig, stellt das Abgasdrosselventil 21 die Durchflussrate des Abgases vor der Emission des Abgases in die Atmosphäre ein. Exhaust gas that is expelled from the turbine housing 15 b flows into the filter 20 via the exhaust pipe 19 . Therefore, particulate matter (hereinafter referred to as "PM") contained in the exhaust gas is collected and harmful gas components contained in the exhaust gas are removed or chemically modified. After the PMs are collected and harmful gas components removed or reduced by the filter 20 , the exhaust gas is emitted into the atmosphere via the silencer. If necessary, the exhaust throttle valve 21 adjusts the flow rate of the exhaust gas before the emission of the exhaust gas to 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. An einem mittleren Abschnitt des EGR-Durchgangs 25 ist ein Durchflussrateneinstellventil (im folgenden als "EGR-Ventil" bezeichnet) 26 vorgesehen. 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 exhaust manifold 18 and the intake manifold 8 communicate with each other via an exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as an "EGR passage") 25 , through which a part of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 18 is recirculated into the intake manifold 8 , A flow rate adjustment valve (hereinafter referred to as "EGR valve") 26 is provided at a central portion of the EGR passage 25 . 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. Der EGR-Kühler 27 ist mit einem Kühlmitteldurchgang (nicht gezeigt) versehen, durch den ein Teil des Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors 1 zirkuliert. An EGR cooler 27 for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage 25 is disposed at a central portion of the EGR passage upstream of the EGR valve 26 . The EGR cooler 27 is provided with a coolant passage (not shown) through which a part of the coolant for cooling the engine 1 circulates.

An dem so aufgebauten Abgasrezirkulationsmechanismus wird der EGR-Durchgang 25 passierbar, wenn das EGR-Ventil 26 geöffnet ist. 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. On the exhaust gas recirculation mechanism thus constructed, the EGR passage 25 becomes passable when the EGR valve 26 is opened. Then, part of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 18 flows into 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. Als Folge wird das EGR-Gas gekühlt. In this case, heat in the EGR cooler 27 is exchanged between the EGR gas flowing through the EGR passage 25 and the engine coolant. 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 fresh air flowing from an upstream passage from 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. B. Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Wenn daher das EGR-Gas in dem Luftkraftstoffgemisch enthalten ist, wird die Verbrennungstemperatur des Gemischs relativ niedrig. Als Folge wird die Erzeugung von Stickstoffoxiden (NOx) verringert. It should be noted that the EGR gas contains inert gas components which do not burn and which have a high thermal capacity, such as e.g. B. water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). Therefore, when the EGR gas is contained in the air-fuel mixture, the combustion temperature of the mixture becomes relatively low. 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. 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. Furthermore, when the EGR gas is cooled in the EGR cooler 27 , the temperature of the EGR gas drops and its volume decreases. Thus, supplying the EGR gas to a combustion chamber does not cause an undesirable increase in the atmospheric temperature in the combustion chamber and does not cause an undesirable decrease in the amount (volume) of fresh air supplied to each combustion chamber.

Das Filter 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Die Fig. 2A und 2B zeigen Querschnitte des Filter 20. Fig. 2A ist eine Querschnittsansicht des Filters 20. Fig. 2B ist eine Längsschnittansicht des Filters 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. 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. Es ist anzumerken, dass schraffierte Bereiche in Fig. 2A die Stopfen 53 andeuten. Demgemäß sind die Abgaseinströmungsdurchgänge 50 und die Abgasausströmungsdurchgänge 51 abwechselnd mit der Zwischensetzung von dünnen Trennelementen 54 angeordnet. 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. The filter 20 according to this embodiment will be described below. Figs. 2A and 2B show cross sections of the filter 20. Fig. 2A is a cross-sectional view of the filter 20. Fig. 2B is a longitudinal sectional view of the filter 20. As shown in FIGS. 2A and 2B, the filter 20 has a generally so called wall flow type having a plurality of exhaust flow passages 50, 51 which extend parallel to each other. These exhaust gas flow passages consist of exhaust gas inflow passages 50 with their downstream ends closed by plugs 52 and exhaust gas flow passages 51 with their upstream ends closed by plugs 53 . Note that hatched areas in FIG. 2A indicate plugs 53 . Accordingly, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51 are arranged alternately with the interposition of thin separators 54 . The Abgaseinströmungsdurchgänge 50 and the Abgasausströmungsdurchgänge are in other words 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. B. Kordierit. 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. The filter 20 is made of a porous material, such as. B. cordierite. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 2B, the exhaust gas that has flowed into the exhaust gas inflow passages 50 flows out into their adjacent exhaust gas outflow passages 51 through the partition members 54 .

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. Die Stützschichten sind mit einem NOx-Katalysator der Speicherreduktionsbauart beladen. In the embodiment of the invention, support layers made of alumina or the like are formed on peripheral wall surfaces of the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51 , namely on both surfaces of each partition member 54 , and on inner wall surfaces of pores which are in the partition members 54 are formed. The support layers are loaded with a NOx catalyst of the storage reduction type.

Im folgenden wird ein Betrieb des NOx-Katalysators der Speicherreduktionsbauart, der an dem Filter 20 gestützt ist, gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. An operation of the storage reduction type NOx catalyst supported on the filter 20 according to this embodiment will now be described.

Bspw. hat das Filter 20 eine Stütze, die aus Alumina bzw. Aluminiumoxid besteht, und zumindest einen Werkstoff, der aus Alkalimetallen, wie z. B. Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li), Cäsium (Cs) usw., Erdalkalimetallen, wie z. B. Barium (Ba), Calcium (Ca) usw. sowie seltene Erden wie z. B. Lanthan (La), Yttrium (Y) usw. sowie einem Edelmetall, wie z. B. Platin (Pt) und dgl. ausgewählt ist, ist an der Stütze getragen. 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 (Ce2O3) ausgebildet ist, das in der Lage ist, O2 zu speichern. For example. the filter 20 has a support made of alumina or alumina and at least one material made of alkali metals, such as. As potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs) etc., alkaline earth metals, such as. B. barium (Ba), calcium (Ca) etc. and rare earths such. B. lanthanum (La), yttrium (Y) etc. and a noble metal such. B. platinum (Pt) and the like is selected, is supported on the support. This embodiment adopts a storage reduction type NOx catalyst formed by loading an alumina support with barium (Ba) and platinum (Pt) and adding cerium (Ce 2 O 3 ) 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, which is constructed, absorbs and stores nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas when the exhaust gas, that flows into the NOx catalyst, a high one Acid concentration shows.

Wenn dagegen die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator einströmt, niedrig ist, lässt der NOx- Katalysator gespeicherte Stickstoffoxide (NOx) ab. Wenn für diesen Fall die reduzierenden Komponenten, wie z. B. Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) usw. In dem Abgas vorhanden sind, können die Stickstoffoxide (NOx), die von dem NOx-Katalysator abgegeben werden, zu Stickstoff (N2) reduziert werden. On the other hand, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is low, the NOx catalyst releases stored nitrogen oxides (NOx). If in this case the reducing components, such as. For example, hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), etc. are present in the exhaust gas, the nitrogen oxides (NOx) released from the NOx catalyst can be reduced to nitrogen (N 2 ).

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. Wenn jedoch der Magerverbrennungsbetrieb des Verbrennungsmotors 1 sich für einen langen Zeitraum fortsetzt, wird die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators gesättigt. Als Folge werden Stickstoffoxide (NOx) nicht aus dem Abgas durch den NOx-Katalysator entfernt, sondern werden in die Atmosphäre herausgeleitet. When the engine 1 is in a lean-burn operation, the exhaust gas exhausted from the engine 1 exhibits a lean air / fuel ratio and a high oxygen concentration, so that the NOx catalyst absorbs and stores nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas. However, when the lean-burn operation of the engine 1 continues for a long period of time, the NOx storage capacity of the NOx catalyst becomes saturated. As a result, nitrogen oxides (NOx) are not removed from the exhaust gas by the NOx catalyst, but are discharged 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. Daher neigt die NOx-Speicherkapazität des NOx-Katalysators zur Sättigung. Particularly in the case of a diesel engine, such as the internal combustion engine 1 , an air-fuel mixture of a lean air / fuel ratio is burned in most operating ranges and therefore shows the exhaust gas lean air / fuel ratios in most operating ranges. Therefore, the NOx storage capacity of the NOx catalyst tends to be saturated.

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 decrease the concentration of oxygen contained in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst and to increase the concentration of a reducing agent, and the nitrogen oxides (NOx ) to be released from the NOx catalyst for reduction 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. 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. 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. Conceivable methods of reducing the oxygen concentration described above include, for example, adding fuel to the exhaust gas, low temperature combustion as mentioned above, fuel injection into the cylinders 2 during the expansion stroke, and the like. 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 . The reducing agent supply mechanism supplies fuel to the exhaust gas to reduce the concentration of oxygen contained in the exhaust gas flowing into the filter 20 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. Der Reduktionsmittelzufuhrmechanismus hat des Weiteren ein Reduktionsmitteleinspritzventil 28, einen Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 und ein Abschaltventil 31. Das Reduktionsmitteleinspritzventil 21 öffnet sich, um Kraftstoff im Ansprechen auf ein Signal von der ECU 35 einzuspritzen. Der Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 leitet Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 6 in das Reduktionsmitteleinspritzventil 28. Das Abschaltventil 31 ist in dem Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 zum Abschalten der Strömung des Kraftstoffs in dem Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 angeordnet. As shown in FIG. 1, the reductant supply mechanism has a nozzle hole that is directed toward the inside of the exhaust manifold 18 . The reductant supply mechanism further includes a reductant injection valve 28 , a reductant supply passage 29, and a shutoff valve 31 . The reductant injection valve 21 opens to inject fuel in response to a signal from the ECU 35 . The reducing agent supply passage 29 directs fuel from the fuel pump 6 into the reducing agent injection valve 28 . The cut-off valve 31 is arranged in the reducing agent supply passage 29 for switching off the flow of the fuel in the reducing agent supply passage 29 .

Bei einem solchen Reduktionsmittelzufuhrmechanismus wird Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 6 ausgestoßen wird, zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 über den Reduktionsmittelzufuhrdurchgang 29 gefördert. 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. In such a reducing agent supply mechanism, high pressure fuel discharged from the fuel pump 6 is supplied to the reducing agent injection valve 28 via the reducing agent supply passage 29 . Then, in response to a signal from the ECU 35, the reductant injection valve 28 opens to inject fuel as a reductant into the exhaust manifold 18 .

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 into the exhaust manifold 18 from the reducing agent injection valve 28 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas that has flowed from an upstream portion of the exhaust manifold 18 .

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 low oxygen concentration exhaust gas thus formed flows into the filter 20 and causes the nitrogen oxides (NOx) to be released from the filter 20 and the nitrogen oxides to be reduced.

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. The reductant injector 28 then closes in response to a signal from the ECU 35 , thereby interrupting the addition of the reductant to the exhaust manifold 18 .

In diesem Ausführungsbeispiel wird Kraftstoff durch Einspritzung in das Abgas hinzugefügt. Jedoch ist es ebenso geeignet, die Niedrigtemperaturverbrennung durchzuführen. 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. 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. Es ist also geeignet, Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzventilen 3 während des Expansionstakts, eines Auslasstakts oder dgl. des Verbrennungsmotors 1 einzuspritzen. In this embodiment, fuel is added to the exhaust gas by injection. However, it is also suitable to carry out the low temperature combustion. In the low-temperature combustion, the amount of soot that is produced increases as the amount of EGR gas is increased, and then the amount of soot that is produced is maximized. Then, if the amount of EGR gas is further increased, soot is hardly generated because the temperatures of the fuel and the ambient gas are lower than the temperature at which soot can be generated. It is therefore suitable to inject fuel from the fuel injection valves 3 during the expansion stroke, an exhaust stroke or the like of the internal combustion 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. Die ECU 35 steuert den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 gemäß einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 oder einer Anforderung des Fahrers. The internal combustion engine 1 , which is constructed as described above, is provided with an electronic control unit (ECU) 35 for controlling the internal combustion engine 1 . The ECU 35 controls the operating state of the engine 1 according to an operating condition of the engine 1 or a request from the driver.

Verschiedene Sensoren, wie z. B. der Drucksensor 4a 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. Abgabesignale von den verschiedenen Sensoren werden der ECU 35 eingegeben. Various sensors, such as B. the pressure sensor 4 a of the common line, the air flow network device 11 , the exhaust gas temperature sensor 24 , a crank position sensor 33 , an accelerator actuation sensor 36 , etc. are connected to the ECU 35 via electrical wiring. Output signals from the various sensors are input to the ECU 35 .

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. Die ECU 35 ist in der Lage, diese Bauelemente zu steuern. 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 shutoff valve 31, and the like are connected to the ECU 35 via electrical wiring. The ECU 35 is able to control these components.

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. Die ECU 35 hat ebenso einen A/D-Wandler (A/D) 355, der mit dem Eingabeanschluss 356 verbunden ist. 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 350 . The ECU 35 also has an A / D converter (A / D) 355 connected to the input port 356 .

Der Eingabeanschluss 356 nimmt eine Eingabe von Signalen auf, die von den Sensoren abgegeben werden, die ausgelegt sind, um digitale Signale abzugeben, wie z. B. der Kurbelpositionssensor 33 und dgl., und überträgt diese zu der CPU 351 oder dem RAM 353. The input port 356 receives an input of signals that are output from the sensors that are configured to output digital signals, such as e.g. The crank position sensor 33 and the like, and transmits them 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. B. der Drucksensor 4a 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. The input terminal 356 receives the input of signals that are output by the sensors that are designed to output analog signals, such as. B. the pressure sensor 4 a of the common line, the air flow meter 11 , the temperature sensor 24 , the coolant temperature sensor 34 , the accelerator actuation sensor 36 , etc. via the A / D 355 and transmits these signals to the CPU 351 or the RAM 353 .

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. 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. The output port 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 shutoff valve 31 , etc. through electrical wiring. Control signals 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 shutoff valve 31 via the output port 357 .

Der ROM 352 speichert Anwendungsprogramme, wie z. 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. The ROM 352 stores application programs such as. B., 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 , a NOx purification control routine for discharging absorbed NOx Reducing agent to the filter 20 , a sulfur poisoning recovery control routine to recover the filter 20 from SOx poisoning, and a PM combustion control routine to burn and remove 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 application programs mentioned above, the ROM 352 stores various control maps or control type 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 Reduktionsmittelzugabemengensteuerungsabbildung, 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. 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 of the intake throttle valve 13 indicates an exhaust throttle valve opening control map indicating the relationship between operating states of the engine 1 and target opening degrees of the exhaust throttle valve 21 , an EGR valve opening control map indicating the relationship between operating states of the internal combustion engine 1 and target opening degrees of the EGR valve reducing amount 26 control map indicating the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target amounts of reductant to be added (or target air-fuel ratios of the exhaust gas), a reductant injector control map indicating the relationship between target amounts of the added reductant and valve opening times of the reductant injector 28 , and the like.

Der RAM 353 speichert Ausgabesignale von den Sensoren, Berechnungsergebnisse, die von der CPU 351 erhalten sind, und dergleichen. Beispiele der Berechnungsergebnisse umfassen eine Verbrennungsmotordrehzahl, die auf der Grundlage eines Zeitintervalls berechnet wird, bei der der Kurbelpositionssensor 33 ein Impulssignal ausgibt. Diese Daten werden jedesmal dann aktualisiert, wenn der Kurbelpositionssensor 33 ein Impulssignal abgibt. The RAM 353 stores output signals from the sensors, calculation results obtained from the CPU 351 , and the like. Examples of the calculation results include an engine speed that is calculated based on a time interval at which the crank position sensor 33 outputs a pulse signal. This data is updated every 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 non-volatile memory capable of holding data even when the engine 1 is stopped.

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 injector 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 the NOx purification control, the CPU 351 performs so-called pulse peak fat control, in which the concentration of oxygen contained in the exhaust gas flowing into the filter 20 is peaked (within a short time) with a relatively short cycle.

Bei der Impulsspitzenfettsteuerung ermittelt die CPU 351 in einem vorbestimmten Zyklus, ob eine Bedingung zum Durchführen der Impulsspitzenfettsteuerung erfüllt wurde. 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. In the pulse peak control, the CPU 351 determines in a predetermined cycle whether a condition for performing the pulse peak control has been met. Examples of this condition for performing the pulse peak fat 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 is not currently being performed will, 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. 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. If it is determined that the condition has been met for performing the pulse peak rich control, as has been described above, the CPU 351 controls the reducing agent injection valve 28 to inject pulse peak shape around the fuel as a reducing agent from the reducing agent injection valve 28th Thus, the CPU 351 temporarily makes the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 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 an engine speed stored in the RAM 353 , an output signal of the accelerator operation 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 amount, 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 reductant addition amount control map stored in the ROM 352 and calculates an amount of reductant that must be added to adjust the air-fuel ratio of the Exhaust gas to make 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 the reducing agent injection control map stored in the ROM 352 using the target addition amount as a parameter, and calculates a valve opening duration (target valve opening duration) of the reducing agent injection valve 28 that is used to inject the target addition amount of the reducing agent the reducing agent injection valve 28 is required.

Wenn die Ziel-Ventilöffnungsdauer des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 berechnet ist, öffnet die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28. When the target valve opening period of the reductant injection valve 28 is calculated, the CPU 351 opens the reductant injection valve 28 .

Bei dem Ablauf der Ziel-Ventilöffnungsdauer der Öffnung des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 folgend schließt die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28. When the target valve opening period expires following the opening of the reducing agent injection valve 28 , the CPU 351 closes the reducing agent injection valve 28 .

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. 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. Thus, when the reductant injection valve 28 is opened for the target valve opening period, the target addition amount of fuel is injected from the reductant injection valve 28 into the exhaust manifold 18 . The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 mixes with the exhaust gas that has flowed from an upstream portion of the exhaust manifold 18 , and forms a mixture that has the target air-fuel ratio, and then flows into the filter 20th

Als Folge ändert sich die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in dem Filter 20 strömt, in einem relativ kurzem Zyklus. Daher wiederholt das Filter 20 die Absorption der Stickstoffoxide NOx und den Ausstoß/die Reduktion der Stickstoffoxide (NOx) abwechselnd in einen kurzen Zyklus. As a result, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing in the filter 20 changes in a relatively short cycle. Therefore, the filter 20 repeats the absorption of the nitrogen oxides NOx and the discharge / reduction of the 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 recover the filter 20 from the poisoning by oxides.

Es ist anzumerken, dass der Verbrennungsmotor 1 einen Kraftstoff verwenden kann, der Schwefel (S) enthält. Wenn ein derartiger Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor 1 brennt, werden Schwefeloxide (SOx), wie z. B. Schwefeldioxid (SO2), Schwefeltrioxid (SO3), usw. erzeugt. Note that the internal combustion engine 1 can use a fuel containing sulfur (S). When such a fuel burns in the internal combustion engine 1 , sulfur oxides (SOx) such as. B. sulfur dioxide (SO 2 ), sulfur trioxide (SO 3 ), etc. generated.

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 flow 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. B. Schwefeldioxid (FO2), Schwefeltrioxid (SO3) usw. an den Flächen des Platins (Pt) oxidiert und durch das Filter 20 in Form von Sulfationen (SO4 2-) absorbiert und gespeichert. Die Sulfationen (SO4 2-), die so durch das Filter 20 absorbiert sind, verbinden sich mit Bariumoxid (BaO) und bilden ein Sulfat (BaSO4). More specifically, when the exhaust gas flowing into the filter 20 shows a high oxygen concentration, sulfur oxides (SOx) contained in the exhaust gas, such as e.g. B. sulfur dioxide (FO 2 ), sulfur trioxide (SO 3 ) etc. on the surfaces of platinum (Pt) oxidized and absorbed and stored by the filter 20 in the form of sulfate ions (SO 4 2- ). The sulfate ions (SO 4 2- ), which are thus absorbed by the filter 20 , combine with barium oxide (BaO) and form a sulfate (BaSO 4 ).

Es ist anzumerken, dass das Sulfat (BaSO4) stabiler ist und sich weniger wahrscheinlich zersetzt als Bariumnitrad (Ba(NO3)2). Auch wenn die Sauerstoffkonzentration des in das Filter 20 strömenden Abgases niedrig wird, verbleibt das Sulfat (BaSO4) in dem Filter 20, ohne zersetzt zu werden. It should be noted that the sulfate (BaSO 4 ) is more stable and less likely to decompose than barium nitride (Ba (NO 3 ) 2 ). Even if the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 becomes low, the sulfate (BaSO 4 ) remains in the filter 20 without being decomposed.

Wenn die Menge des Sulfats (BaSO4) in dem Filter 20 sich erhöht, verringert sich die Menge des Bariumoxids (BaO), das der Absorption der Stickstoffoxide (NOx) beitragen kann, entsprechend. Das führt zu der sogenannten SOx-Vergiftung, die eine Verschlechterung der NOx-Absorptionsfähigkeit des Filters 20 verursacht. As the amount of sulfate (BaSO 4 ) in filter 20 increases, the amount of barium oxide (BaO) that can contribute to the absorption of nitrogen oxides (NOx) decreases accordingly. This leads to the so-called SOx poisoning, which causes deterioration of the NOx absorption ability of the filter 20 .

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. Als Folge wird Bariumsulfat (BaSo4), das in dem Filter 20 gespeichert ist, thermisch in SO3 - und SO4 - zersetzt. Dann wird verursacht, dass SO3 - und SOC mit Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO reagieren, die in dem Abgas enthalten sind, und somit zu gasförmigem SO2 - reduziert werden. In an exemplary method of recovering the filter 20 from sulfur poisoning, the atmospheric temperature of the filter 20 is raised to a high temperature range of approximately 600 ° C to 650 ° C and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced. As a result, barium sulfate (BaSo 4 ) stored in the filter 20 is thermally decomposed into SO 3 - and SO 4 - . Then SO 3 - and SOC are caused to react with hydrocarbons HC and carbon monoxide CO contained in the exhaust gas and thus reduced to gaseous SO 2 - .

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 first performs catalyst warm-up control of raising the catalyst temperature of the filter 20 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. Aufgrund der durch die Oxidation erzeugten Wärme wird die Temperatur des Filters 20 angehoben. 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. In the catalyst warm-up control, the CPU 351 causes the reductant injection valve 28 to inject fuel so that the fuel in the filter 22 is oxidized. The temperature of the filter 20 is raised due to the heat generated by the oxidation. The amount of fuel that is injected from the reductant injector 28 in this case is set so that the injection duration is shorter and the air-fuel ratio is higher compared to the fuel injection from the reductant injector 28 that is performed to discharge and reduce NOx becomes.

Bei der Kathalysatoraufwärmsteuerung kann die CPU 351 bsw. 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. Aufgrund der durch die Oxidation erzeugten Wärme kann die Katalysatortemperatur des Filters 20 angehoben werden. In the catalyst warm-up control, the CPU 351 or the like. be configured to inject fuel from each of the fuel injection valves 3 secondary during an expansion stroke of a corresponding cylinder 2 and to add fuel to the exhaust gas from the reducing agent injection valve 28 so that unburned components of the fuel in the filter 20 are oxidized. Due to the heat generated by the oxidation, the catalyst temperature of the filter 20 can be raised.

Wenn jedoch das Filter 20 übermäßig erwärmt wird, kann eine thermische Verschlechterung des Filters 20 induziert werden. 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. However, if the filter 20 is heated excessively, thermal deterioration of the filter 20 can be induced. It is therefore preferable to perform feedback control of the secondary injection amount of the fuel and the addition amount of the fuel based on the value of an output signal from the exhaust temperature sensor 24 .

Wenn die Katalysatortemperatur des Filters 20 zu einem hohen Temperaturbereich von 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. If the catalyst temperature of the filter 20 to a high temperature range of BSW. increases about 630 ° C by the above catalyst warm-up process, the CPU 351 causes the reductant injection valve 28 to inject fuel to decrease the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into 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. Statt dessen kann eine übermäßige Menge von eingespritztem Kraftstoff von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 28 unerwünscht das Filter 20 kühlen. 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. If an excessive amount of fuel is injected from the reductant injection valve 28 , the filter 20 may be overheated by rapid combustion of the fuel. Instead, an excessive amount of fuel injected from the reductant injector 28 may undesirably cool the filter 20 . It is therefore preferable that the CPU 351 perform feedback control of the fuel injection amount from the reductant injection valve 28 based on an output signal of an air-fuel ratio sensor (not shown).

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. Daher wird Bariumsulfat (BaSo4), das in dem Filter 20 gespeichert ist, thermisch in SO3 - und SO4 - zersetzt. Das SO3 - und SO4 - reagiert mit Kohlenwasserstoff HC und Kohlenmonoxid CO, die in dem Abgas enthalten sind, und wird reduziert, wodurch die Schwefelvergiftung des Filters 20 beseitigt wird. When the poisoning recovery process is performed as described above, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 lowers under the condition that the catalyst temperature of the filter 20 is high. Therefore, barium sulfate (BaSo 4 ) stored in the filter 20 is thermally decomposed into SO 3 - and SO 4 - . The SO 3 - and SO 4 - reacts with hydrocarbon HC and carbon monoxide CO contained in the exhaust gas and is reduced, thereby eliminating the sulfur poisoning of the filter 20 .

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. 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. 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. Somit wird eine große Kraftstoffmenge verbraucht, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit sich verschlechtern wird. Note that when the addition of the fuel for recovery from SOx poisoning is performed in a medium to high engine load operating range, the filter 20 may be excessively heated and thermally deteriorated. Therefore, if the execution of the warm-up control is not followed by the operation of the engine 1 in a low load range, the fuel addition for the SOx poisoning recovery is avoided. If this situation continues, the temperature of the filter 20 will drop, so the warm-up control must be performed again to perform the SOx poisoning recovery. Thus, a large amount of fuel is consumed, so that 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. Somit kann die Gelegenheit für die SOx-Vergiftungswiederherstellung verloren sein. However, if the fueling for the filter 20 is avoided to reduce the deterioration in fuel economy, the temperature of the filter 20 will drop so that the SOx poisoning recovery cannot be performed immediately when the engine operation changes to a low load range. Thus, the opportunity for SOx poisoning recovery may be lost.

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 in accordance with the engine operating condition to achieve both temperature maintenance of the filter 20 and reduction or prevention of fuel economy deterioration.

Fig. 4 stellt eine Abbildung dar, die eine Beziehung zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl, der Verbrennungsmotorlast und der Zieltemperatur des Filters 20 andeutet. Diese Abbildung ist im Voraus in dem ROM 352 gespeichert. In der Abbildung ist der schraffierte Bereich ein Bereich von bsw. 630°C und verringert sich die Zieltemperatur des Filters 20 allmählich mit einer Vergrößerung des Abstands von dem schraffierten Bereich. In Fig. 4 ist ein Verbrennungsmotorbetriebsbereich, bei dem die Zieltemperatur des Filters 20 500°C beträgt, repräsentativ angedeutet. Fig. 4 illustrates an image that indicates a relationship between the engine speed, the engine load and the target temperature of the filter 20. This map is stored in advance in the ROM 352 . In the illustration, the hatched area is an area of bsw. 630 ° C and the target temperature of the filter 20 gradually decreases with an increase in the distance from the hatched area. 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. 550°C, ohne Zugabe von Kraftstoff aufgrund der hohen Abgastemperatur und der großen Strömungsmenge des Abgases. 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. 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. In a high load range, the temperature of the filter 20 becomes high, e.g. 550 ° C, without adding fuel due to the high exhaust gas temperature and the large flow rate of the exhaust gas. When engine operation changes from the high load range to a low load range, the temperature of the filter 20 may be to a temperature required for SOx poisoning recovery, e.g. 630 ° C can be raised within a short time, and therefore the fuel economy deterioration is reduced or controlled by avoiding the addition of the fuel until the engine operation changes to another 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, when 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 addition of fuel is performed with feedback control of the added fuel amount.

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. Die Temperatur des Filters 20 wird von der Einlassluftmenge (Abgabesignal des Luftdurchflussmessgeräts 11), der Drehzahl, der Last, der Menge des eingespritzten Kraftstoffs usw. geschätzt. 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. Des Weiteren kann die Temperatur des Filters 20 direkt durch einen Temperatursensor gemessen werden, der für das Filter 20 vorgesehen ist. Die so ermittelte tatsächliche Temperatur des Filters 20 wird mit der Zieltemperatur verglichen. Wenn die tatsächliche Temperatur des Filters 20 höher als die Zieltemperatur ist, wird die Menge des hinzugefügten Kraftstoffs verringert. Wenn die tatsächliche Temperatur des Filters 20 niedriger als die Zieltemperatur ist, wird die Menge des hinzugefügten Kraftstoffs erhöht. 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. In this case, the CPU 351 reads an output signal from the crank position sensor 33 (speed) and an output signal from the accelerator operation sensor 36 (load) and calculates a target temperature of the filter 20 by using these values in the map of FIG. 4. Then the CPU 351 reads in Output signal of the exhaust gas temperature sensor 24 and estimates a temperature of the filter 20 . The temperature of the filter 20 is estimated from the intake air amount (output signal of the air flow meter 11 ), the rotational speed, the load, the amount of fuel injected, etc. The temperature of the filter 20 can also be determined using a map prepared in advance from values obtained through experiments. Furthermore, the temperature of the filter 20 can be measured directly by a temperature sensor which is provided for the filter 20 . The actual temperature of the filter 20 determined in this way is compared with the target temperature. If the actual temperature of the filter 20 is higher than the target temperature, the amount of fuel added is reduced. If the actual temperature of the filter 20 is lower than the target temperature, the amount of fuel added is increased. Examples of the method of decreasing and increasing the amount of fuel added include adjusting the fuel injection interval, adjusting the valve opening duration of the reducing agent injection valve 28 in a fuel injection operation, 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. 630°C, um einen unmittelbaren Beginn der SOx-Vergiftungswiederherstellung zu gestatten. 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. When engine operation is in a low load range, the temperature of the filter 20 is maintained at a temperature required for SOx poisoning recovery, e.g. 630 ° C to allow SOx poisoning recovery to begin immediately. In such an operating range, the temperature of the filter 20 is maintained at a temperature that allows the SOx poisoning recovery to start immediately 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 becomes possible to control the deterioration in fuel economy by reducing the amount of fuel added during a high-load operating range, and to control the deterioration in exhaust gas emission by maintaining a high temperature of the filter 20 to lose an opportunity for SOx poisoning recovery to avoid.

Obwohl die Betriebsbereiche in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Begriffen wie z. 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. Although the operating areas in this embodiment use terms such as e.g. B. "low load range", "medium load range" and "high load range" are described for simplification in the description, the operating ranges are actually divided according to 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. In this embodiment, if an operating range that the SOx poisoning recovery not allowed to sign up for a predetermined time (or 3 min.) continues, the addition of Fuel stopped.

Die SOx-Vergiftungswiederherstellungssteuerung wird durchgeführt, wenn die Last niedrig wird, wie vorstehend beschrieben ist. Daher gibt es während einer Fahrt in einer Vorstadt, auf einer Autobahn oder dergleichen im Wesentlichen keine Gelegenheit für die SOx- Vergiftungswiederherstellungssteuerung. 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. 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. Die vorbestimmte Zeit vor dem Anhalten der Zugabe des Kraftstoffs kann gemäß dem vorliegenden Betriebszustand ermittelt werden. The SOx poisoning recovery control is performed when the load becomes low, as described above. Therefore, there is essentially no opportunity for SOx poisoning recovery control while driving in a suburb, on a highway, or the like. If fuel is added during such an operating condition to maintain a high temperature of the filter 20 , it takes a considerably long time before execution of the SOx poisoning recovery control, so that the fuel consumption increases. Therefore, when such an operating condition continues for a predetermined time (e.g. 3 minutes), the addition of fuel is stopped to reduce the deterioration in fuel economy. The predetermined time before stopping the addition of the fuel can be determined according to the present operating 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. 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. According to the prior art, the warm-up control performed when the amount of SOx contained in the NOx catalyst is stored, a predetermined amount is reached or exceeds. However, if the warm-up control does not go through has followed a low load operation, the SOx Poisoning recovery control not performed, so that the warm-up control does not have to be carried out again, and therefore fuel consumption increases.

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 engine emission control device according to this embodiment sets the target temperature of the filter 20 at elevated temperatures for operating areas with higher possibilities of performing the SOx poisoning recovery so that the fuel consumption can be reduced and the opportunities for the SOx poisoning recovery can be fully used.

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. 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. As described above, when the possibility of performing the SOx poisoning recovery is higher, the engine emission control device according to the embodiment maintains the higher temperature of the filter 20 to avoid losing an opportunity for the SOx poisoning recovery. When the possibility of performing the SOx poisoning recovery is less, the emission control device lowers the target temperature of the filter 20 to improve the fuel economy and decrease the deterioration of the exhaust gas emissions due to the SOx poisoning of the memory reduction type SOx catalyst.

Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment

Ein zweites Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der folgenden Hinsicht. 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. 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. A second embodiment differs from the first embodiment in the following respects. That is, in the first embodiment, the temperature setting of the filter 20 is performed in consideration of the operating state of the engine 1 immediately after SOx poisoning recovery becomes necessary. However, in the second embodiment, when SOx poisoning recovery becomes necessary, the filter 20 is heated to a temperature (e.g., 630 ° C) necessary for the SOx poisoning recovery.

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 performed for at least a predetermined time (3 minutes, for example), the warm-up control for the filter 20 is performed according to the operating state 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 differs from the first embodiment in that the filter 20 is first heated to a predetermined temperature, the internal combustion engine 1 and other object elements to which the embodiment is applied have basically the same structure as those in the first Embodiment and are not described below.

Im Allgemeinen ist es schwierig vorauszusagen, wann der Bereich des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 zu einem Niedriglastbereich wechseln wird. 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. In general, it is difficult to predict when the area of operation of the engine 1 will change to a low load area. Therefore, in the engine emission control device of the first embodiment, the target temperatures of the filter 20 are set accordingly in operating areas of the engine 1 to allow the filter 20 to be heated after the operating area changes to the low-load area.

Jedoch setzt sich der Betrieb in einem Hochlastbereich in einigen Fällen fort, bsw. während einer Autobahnfahrt oder dergleichen, und wird unmittelbar durch einen Niedriglastbereich für irgendeinen anderen Fall gefolgt, bsw. während einer Fahrt des Fahrzeugs in einer städtischen Gegend oder dergleichen. However, the operation continues in a high load area some cases, e.g. during a motorway trip or the like, and is immediately by a low load area followed for any other case, e.g. while driving 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. 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. In this embodiment, when SOx poisoning recovery becomes necessary, the temperature of the filter 20 is raised to a temperature (e.g. 630 ° C) necessary for SOx poisoning recovery. If the operating range does not change to an operating range that allows SOx poisoning recovery to be performed for a predetermined period (e.g., 3 minutes), the temperature of the filter 20 is controlled according to the operating range to control deterioration in 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. Dann kann die SOx-Vergiftungswiederherstellung unmittelbar durchgeführt werden, wenn ein Betriebszustand, der die SOx- Vergiftungswiederherstellung gestattet, erreicht ist. 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. Therefore, when SOx poisoning recovery becomes necessary, the temperature of the filter 20 is immediately raised to allow the SOx poisoning recovery. Then the SOx poisoning recovery can be performed immediately when an operating state that allows the SOx poisoning recovery is reached. If an operating state that does not allow SOx poisoning recovery continues, the temperature of the filter 20 is controlled in accordance with the operating state, so that the deterioration in fuel economy can be reduced, and so when changing to a low load range, the temperature of the filter 20 can be raised quickly.

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 engine emission control device of the invention is able to control the deterioration in fuel economy by setting the target temperature of the filter 20 according to the operating state and increase the opportunities for SOx poisoning recovery by quickly heating the NOx catalyst when sulfur poisoning recovery is allowed.

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. Dagegen ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedenartige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdeckt. 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. While the invention is described with reference to what currently considered as their preferred embodiments it is understandable that the invention does not apply to the disclosed embodiments or constructions limited is. In contrast, it is intended that the invention various modifications and equivalent arrangements covers. In addition, while the various elements of the disclosed invention in various combinations and Configurations shown that are exemplary are others Combinations and configurations including more, less or a single embodiment 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. 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. 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. 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. Thus, the emission control device includes a NOx catalytic converter 20 , a warming-up device 28 for heating the NOx catalytic converter 20 and an operating state detection device 33 , 36 for detecting the state of the operation of the internal combustion engine 1 . The heating device 28 heats the NOx catalyst 20 by setting a target temperature based on an operating state of the internal combustion engine 1 , which is detected by the operating state detection device 33 , 36 . If the internal combustion engine 1 is in a high-load state that is not suitable for heating the NOx catalytic converter 20 , the warming-up device 28 does not heat the NOx catalytic converter 20 . Therefore, the emission control device is able to control deterioration in fuel economy and is able to rapidly raise the temperature of the NOx catalyst to a temperature that allows sulfur poisoning recovery when a condition necessary for the sulfur poisoning recovery is satisfied.

Claims (10)

1. Emissionssteuerungsvorrichtung für eine 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;
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; und
einer Betriebszustanderfassungseinrichtung (33, 36) zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (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.
1. Emission control device for an internal combustion engine ( 1 ) with:
a NOx catalyst ( 20 ) that absorbs and stores NOx from an exhaust gas flowing into the NOx catalyst when an air-fuel ratio of the exhaust gas is on a lean side of a stoichiometric air-fuel ratio, and the stored NOx emits 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;
warming up means ( 28 ) for performing warming up control of the NOx catalyst ( 20 ) when there is a need to remove a sulfur oxide from the NOx catalyst ( 20 ); and
an operating state detection device ( 33 , 36 ) for detecting an operating state of the internal combustion engine ( 1 ),
wherein the emission control device is characterized in that the heating device ( 28 ) heats the NOx catalyst ( 20 ) by setting a target temperature based on the operating state of the internal combustion engine ( 1 ) detected by the operating state detection device ( 33 , 36 ), or that the heating device ( 28 ) does not heat the NOx catalytic converter ( 20 ) when the internal combustion engine ( 1 ) is in a high-load state which is not suitable for heating the NOx catalytic converter ( 20 ).
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 device according to claim 1, characterized in that when there is a need to remove the sulfur oxide from the NOx catalyst ( 20 ), the heating device ( 28 ) temporarily raises a temperature of the NOx catalyst ( 20 ) to a temperature which is required for sulfur poisoning recovery, and if the sulfur poisoning recovery is not performed for a subsequent predetermined time, the warmer ( 28 ) heats the NOx catalyst ( 20 ) by setting a target temperature based on the operating state of the internal combustion engine ( 1 ) by the Operating state detection device ( 33 , 36 ) is detected, and when the internal combustion engine ( 1 ) is in the operating state which is not suitable for heating the NOx catalyst ( 20 ), the heating device ( 28 ) heating the NOx catalyst ( 20 ) avoids. 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 device 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 range is set higher than when the internal combustion engine ( 1 ) is in a high load range located. 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 device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the warm-up control by the warm-up device ( 28 ) is weakened when an actual temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is higher than the target temperature, and that the warm-up control by the warm-up device ( 28 ) is amplified when the actual temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is lower than the target temperature. 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 device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heating device ( 28 ) stops the heating of the NOx catalyst ( 20 ) when an operating state that does not allow removal of the sulfur oxide continues for at least a predetermined time while the heating device ( 28 ) is heating the NOx catalyst ( 20 ). 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:
Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (1);
Setzen einer Zieltemperatur des NOx-Katalysators (20) auf der Grundlage des Betriebszustands; und
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.
6. Emission control method of an emission control device of an internal combustion engine ( 1 ) with a NOx catalyst ( 20 ) that absorbs and stores NOx from an exhaust gas flowing into the NOx catalyst when an air-fuel ratio of the exhaust gas is on a lean side of a stoichiometric Air-fuel ratio, and releases 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, with warm-up control of the NOx Catalyst ( 20 ) is performed when there is a need to remove a sulfur oxide from the NOx catalyst ( 20 ), characterized in that the emission control method comprises the following steps:
Detecting an operating state of the internal combustion engine ( 1 );
Setting a target temperature of the NOx catalyst ( 20 ) based on the operating state; and
Heating the NOx catalyst ( 20 ) towards the target temperature or avoiding heating of the NOx catalyst ( 20 ) when the internal combustion engine ( 1 ) is in a high-load state that is not suitable for heating the NOx catalyst ( 20 ) ,
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. The 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 need to remove the sulfur oxide from the NOx catalyst ( 20 ). results. 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 catalytic converter ( 20 ) when the internal combustion engine ( 1 ) is in a low-load range is set higher than when the internal combustion engine ( 1 ) is in a high-load area. 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 one of claims 6 to 8, characterized in that a warm-up control of the NOx catalyst ( 20 ) is weakened when an actual temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is higher than the target temperature, and that the warm-up control is enhanced when the actual temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is lower than the target temperature. 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 one of claims 6 to 9, characterized in that the heating of the NOx catalyst ( 20 ) is stopped when an operating state that does not allow removal of the sulfur oxide continues for at least a predetermined time during the NOx -Catalyst ( 20 ) is being warmed up.
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