DE10249880B4 - 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 Download PDF

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Abstract

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 stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, und der gespeichertes NOx abgibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder zu einer fetten Seite des stöchiometrischen 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, falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Niedriglastzustand befindet, die Aufwärmeinrichtung (28) eine Zieltemperatur des NOx-Katalysators (20) auf eine Temperatur setzt, die zum Entfernen des Schwefeloxids notwendig ist, falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Hochlastzustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators (20) geeignet ist, die Aufwärmeinrichtung (28) den NOx-Katalysator...An emission control device for an internal combustion engine (1) comprising: 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 pressure. Fuel ratio is, 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; warming means (28) for performing warm-up control of the NOx catalyst (20) when a need arises 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, if the internal combustion engine (1) is in a low load state, the warm-up device (28) sets a target temperature of the NOx catalyst (20) to a temperature which is necessary for removing the sulfur oxide if the internal combustion engine (1) is in a high load state which is not suitable for heating the NOx catalyst (20), the warming device (28) the NOx catalyst ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Emissionssteuerungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Emissionssteuerungsverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 6 für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to an emission control device according to the preamble of claim 1 and an emission control method according to the preamble of claim 6 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 range of internal combustion engines installed in motor vehicles and the like, and particularly lean-burn gasoline engines and diesel engines capable of to burn an air-fuel mixture in a state of excess oxygen (generally 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 exhaust gas inlet has a high oxygen concentration, and discharges the stored nitrogen oxides (NOx) and reduces them to nitrogen (N 2 ) 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 exhaust gas air-fuel ratio 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 its reduction into 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 also absorbs and stores sulfur oxides (SOx) by the same mechanism as NOx. Sulfur oxides (SOx) are formed by the combustion of sulfur components contained in the fuel. SOx stored in the catalyst is discharged less easily than NOx and is therefore collected on the NOx catalyst. The collection of SOx is called sulfur poisoning (SOx poisoning). When the NOx reduction catalyst undergoes the SOx poisoning, the NO x removal rate drops. Therefore, it is necessary to subject the NOx catalyst to a poisoning recovery process for restoring the NOx catalyst from SOx poisoning with an appropriate timing. The poisoning recovery process is achieved by causing the exhaust gas having a reduced oxygen concentration to flow through the NOx catalyst while keeping the NOx catalyst at a high temperature (for example, about 600 ° C to 650 ° C).

Während des Magerverbrennungsbetriebs ist jedoch die Abgastemperatur niedrig, so dass es nicht einfach ist, den NOx-Katalysator auf eine Temperatur zu erwärmen, die für die Wiederherstellung von der SOx-Vergiftung benötigt wird, wenn ein normaler Betriebszustand aufrecht erhalten wird. 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 the lean-burn operation, the exhaust gas temperature is low, so that it is not easy to heat the NOx catalyst to a temperature required for the recovery from SOx poisoning when a normal operating condition is maintained. In this situation, however, the supply of a reducing agent (fuel) into the exhaust gas will reduce the oxygen concentration in the exhaust gas as the temperature of the catalyst increases.

Bspw. hält eine Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-A 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 an engine emission control device disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication JP-A 11-343836 basically, the air-fuel ratio flowing into the storage-reduction type NOx catalyst is in the vicinity of a stoichiometric air-fuel ratio, and makes the air-fuel ratio intermittently lower than the stoichiometric air-fuel ratio when restoring the storage-reduction type NOx catalyst from poisoning becomes necessary. Due to this operation, the air-fuel ratio is kept around the stoichiometric air-fuel ratio for most of the time during the poisoning recovery process, so that the generation of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas can be minimized. Further, since the air-fuel ratio is made intermittently lower than the stoichiometric air-fuel ratio, the average air-fuel ratio during the poisoning recovery process is at the fuel-rich side (rich side) of the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the storage-reduction type NOx catalyst can be recovered from the sulfur poisoning within a relatively short time. According to the above-mentioned publication, poisoning recovery control is performed on the assumption that the temperature of the storage-reduction type NOx catalyst is, for example, greater than or equal to 300 ° C and that the amount of sulfur oxides stored in the catalyst is greater than or equal to a predetermined one 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 is performed by decreasing the exhaust gas air-fuel ratio as described above, a reduction in the air-fuel ratio during a high-load operation of the internal combustion engine results in an excessively increased temperature of the NOx catalyst Memory reduction type and therefore may cause a thermal deterioration of the storage-reduction type NOx catalyst.

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 storage-reduction type NOx catalyst is performed when the temperature of the storage-reduction type NOx catalyst and the amount of sulfur oxides stored therein satisfy the conditions for starting poisoning recovery control. However, if the warm-up control is not tracked by the operation of the engine in a low-load range, deterioration of fuel economy due to a long-term continuation of a high-temperature state of the catalyst is 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 is normally performed during a low load engine operation. However, if the warm-up control is started after the engine operation is switched to the low load region, it takes a long time before the storage-reduction type NOx catalyst is heated to a temperature needed for sulfur poisoning recovery. If, during the passage of time, the state of operation of the internal combustion engine changes to a high load region, an opportunity for sulfur poisoning recovery is lost.

In EP 0 971 101 A1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine erklärt, bei der eine Aufwärmeinrichtung für den Katalysator vorgesehen ist. In diesem Stand der Technik wird die Erwärmung des Katalysators in Abhängigkeit von den Verunreinigungsbestandteilen entschieden, die in dem Katalysator enthalten sind.In EP 0 971 101 A1 is an exhaust purification device for an internal combustion engine explained, in which a warm-up device is provided for the catalyst. In this prior art, the heating of the catalyst is decided depending on the impurity components contained in the catalyst.

Im Dokument JP 2000 130 223 A ist eine Emissionssteuervorrichtung und ein zugehöriges Verfahren als nächstliegender Stand der Technik offenbart, der den gattungsbildenden Stand der Technik der vorliegenden Erfindung darstellt.In the document JP 2000 130 223 A An emission control apparatus and related method is disclosed as the closest prior art that represents the generic art of the present invention.

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 has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the invention to provide a technology capable of reducing a deterioration of the fuel economy of an internal combustion engine equipped with an emission control device for rapidly raising the temperature of a NOx catalyst of the emission control device to a temperature allows sulfur poisoning recovery at the time of meeting a condition needed for sulfur poisoning recovery.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit der Kombination der Merkmale von Anspruch 1 bzw. ein Emissionssteuerungsverfahren mit der Kombination der Merkmale von Anspruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object is achieved by an emission control device with the combination of the features of claim 1 and an emission control method with the combination of the features of claim 6. Further advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims.

Eine Emissionssteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine weist Folgendes auf: 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/Kraftstoff-verhältnis 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.An emission control device of an internal combustion engine includes: a NOx catalyst 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 discharging the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the stoichiometric air-fuel ratio or to the rich side of the stoichiometric air-fuel ratio; a warming-up means for performing a warm-up control of the NOx catalyst when there is a need to remove a sulfur oxide from the NOx catalyst; and operating condition detecting means for detecting a state of operation of the internal combustion engine. The warm-up means heats the NOx catalyst by setting a target temperature based on the state of operation of the internal combustion engine detected by the operating condition detecting means. When the engine is in a high load condition that is not capable of warming the NOx catalyst, the warm-up device does not heat the NOx catalyst.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt 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, there is provided an emission control method of an emission control apparatus of an internal combustion engine having a NOx catalyst that absorbs and stores NOx from 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 which discharges the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the stoichiometric air-fuel ratio or to a rich side of the stoichiometric air-fuel ratio, wherein a warm-up control of the NOx catalyst is performed, if there is a need to remove a Sulfur oxide of the NOx catalyst results. The emission control method comprises the steps of: detecting an operating state of the internal combustion engine; Setting a target temperature of the NOx catalyst based on the operating condition; and heating the NOx catalyst toward the target temperature or avoiding heating of the NOx catalyst NOx catalyst, when the internal combustion engine is in a high load state, which is not suitable for heating the NOx catalyst.

Ein Hauptmerkmal der Emissionssteuerungsvorrichtung und des Emissionssteuerungsverfahrens davon gemäß der Erfindung liegt darin, dass eine Zieltemperatur des NOx-Katalysators entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt wird und die Erwärmung des NOx-Katalysators durchgeführt wird, wenn sich ein Bedarf zum Entfernen eines Schwefeloxids von dem NOx-Katalysator ergibt, und darin, dass, wenn die Brennkraftmaschine sich in einem Hochlastzustand befindet, bei dem eine Schwefelvergiftungswiederherstellung nicht durchgeführt werden kann, die Erwärmung des NOx-Katalysators vermieden wird. 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 is that a target temperature of the NOx catalyst is determined according to the operating state of the internal combustion engine and the heating of the NOx catalyst is performed when there is a need to remove a sulfur oxide from the NOx Catalyst results, and in that, when the internal combustion engine is in a high load state in which a sulfur poisoning restoration can not be performed, the heating of the NOx catalyst is avoided. Therefore, it becomes possible to control the deterioration in fuel economy and to rapidly raise the temperature of the NOx catalyst to a temperature required for the sulfur poisoning recovery when an operation state allowing the sulfur poisoning recovery is achieved.

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 apparatus and the emission control method thereof, as described above, the heating of the NOx catalyst is avoided when the operating state of the engine is in an operating region where recovery from sulfur poisoning is not performed, for example, in a high load operation region , During the high load operation, the execution of sulfur poisoning recovery may excessively raise the temperature of the NOx catalyst and may cause thermal deterioration of the NOx catalyst. Therefore, in some cases, although the temperature of the NOx catalyst is raised during the high load operation range, it is not possible to perform the sulfur poisoning recovery after the temperature is raised. Further, during the high load operation range, the temperature rises to a certain level due to the heat from the exhaust gas, so that the NOx catalyst can be rapidly heated to the temperature needed for sulfur poisoning recovery. Often it is during highway 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, a considerably long time may elapse before a change to an operation state required for sulfur poisoning recovery. Therefore, the heating of the NOx catalyst according to the invention is avoided when the engine is in the high load operating range. Therefore, it becomes possible to reduce fuel consumption and control deterioration in terms of 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 sich an den Niedriglastbereich annähert, 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.When the engine operation is in another range, for example, a medium load range, the possibility of switching to an operating state allowing sulfur poisoning recovery becomes high. When the operating state approaches the low-load region, a temperature rise of the NOx catalyst due to the temperature of the exhaust gas becomes less likely. Further, when the operating state reaches a low-load range, the possibility of switching to an operating state allowing the sulfur poisoning recovery becomes higher, so that the demand for raising 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 sich an den Niedriglastbereich annähert. 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 middle-load range, the set temperature of the NOx catalyst is set so that the temperature of the NOx catalyst becomes higher as the state of the engine operation approaches the low-load region. With this setting, it becomes possible to rapidly raise the temperature of the NOx catalyst to the temperature needed for the sulfur poisoning recovery, to reach the operating state allowing the sulfur poisoning recovery, and to reduce the amount of fuel before the sulfur poisoning recovery is carried out 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.For example, when 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 suitable for sulfur poisoning recovery. Therefore, when the temperature of the NOx catalyst is raised to the temperature needed for the sulfur poisoning recovery, it is possible to directly carry out the sulfur poisoning recovery.

Daher ist es vorzuziehen, die Zieltemperatur des NOx-Katalysators höher zu setzen, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Niedriglastbereich befindet, als wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Hochlastbereich befindet.Therefore, it is preferable to set the target temperature of the NOx catalyst higher when the internal combustion engine is in a low-load region than when the internal combustion engine is in a high-load region.

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

Wenn somit die Zieltemperatur des NOx-Katalysators auf der Grundlage des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors geändert wird, wird es möglich, die Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verringern und die Temperatur des NOx-Katalysators auf die Temperatur rasch anzuheben, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung benötigt wird, wenn der Betriebszustand, der die Schwefelvergiftungswiederherstellung gestattet, erreicht ist.Thus, when the target temperature of the NOx catalyst is based on the operating range of the internal combustion engine, it becomes possible to reduce the deterioration in fuel economy and to rapidly raise the temperature of the NOx catalyst to the temperature needed for the sulfur poisoning recovery when the operating state permitting the sulfur poisoning recovery 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 every point of view. According to the invention described above, the heating of the NOx catalyst can be stopped when an operation state that does not allow removal of the sulfur oxide continues for at least a predetermined time while the NOx catalyst is being 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.When the above-mentioned operation state continues and the sulfur poisoning recovery is not performed, a high-temperature state of the NOx catalyst is maintained, causing a deterioration in fuel economy. Therefore, during this operating state, stopping the heating of the NOx catalyst can reduce the deterioration in 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 another form of the invention, it is possible to adopt a construction in which, when there is a need to remove the sulfur oxide from the NOx catalyst, the temperature of the NOx catalyst is raised to a temperature needed for sulfur poisoning recovery and when the sulfur poisoning recovery is not performed for a subsequent predetermined time, the NOx catalyst is heated by setting a target temperature based on the detected operating state of the internal combustion engine, and when the internal combustion engine is in an operating state that is not suitable for heating the NOx catalyst is, the heating of the NOx catalyst is avoided.

Bei der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung und dem Emissionssteuerungsverfahren, das aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben ist, wird der NOx-Katalysator auf die Temperatur erwärmt, die für die Schwefelvergiftungswiederherstellung erforderlich ist, wenn sich ein Bedarf zum Wiederherstellen des NOx-Katalysators von einer Schwefelvergiftung ergibt. 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 apparatus and the emission control method constructed as described above, the NOx catalyst is heated to the temperature required for sulfur poisoning restoration when there is a need to recover the NOx catalyst from sulfur poisoning. Thereafter, when the operating state of the internal combustion engine changes to a low load region, sulfur poisoning recovery is performed. However, if engine operation continues without a change to the above operating range, fuel is consumed to maintain the temperature of the NOx catalyst. Therefore, when the sulfur poisoning recovery is not performed for the predetermined period of time, the warming up control of the NOx catalyst is performed according to the operating range, so that the 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 other exemplary embodiments, objects, features, advantages, technical and industrial significance of this invention will be better understood by reading the following detailed description of exemplary embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor und dessen Einlass- und Auslasssystem, auf den eine Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung angewendet ist; 1 schematically shows an internal combustion engine and its intake and exhaust system, to which an engine emission control device according to the embodiments of the invention is applied;

2A ist eine Querschnittsansicht eines Partikelfilters der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung; 2A FIG. 12 is a cross-sectional view of a particulate filter of the engine emission control apparatus according to embodiments of the invention; FIG.

2B ist eine Längsschnittansicht des Partikelfilters der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung; 2 B Fig. 15 is a longitudinal sectional view of the particulate filter of the engine emission control apparatus according to the embodiments of the invention;

3 ist ein Blockdiagramm, das den inneren Aufbau einer ECU der Brennkraftmaschinenemissionssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt; und 3 Fig. 10 is a block diagram showing the internal structure of an ECU of the engine emission control apparatus according to the embodiments of the invention; and

4 ist ein Diagramm, das die gesetzte Temperatur des Filters in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung anzeigt. 4 Fig. 15 is a diagram indicating the set temperature of the filter in the first embodiment of the invention.

In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung genauer mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele beschrieben.In the following description and the accompanying drawings, the invention will be described in more detail with reference to the exemplary embodiments.

Im folgenden wird ein spezifisches Ausführungsbeispiel einer Emissionssteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 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.Hereinafter, a specific embodiment of an emission control device for an internal combustion engine according to the invention will be described with reference to the drawings. The following description deals with an exemplary case where the emission control device for the internal combustion engine according to the invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle.

(Erstes Ausführungsbeispiel)(First embodiment)

1 zeigt schematisch den Aufbau eines Dieselverbrennungsmotors (im folgenden als „Verbrennungsmotor” bezeichnet) 1, auf dem eine Emissionssteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel angewendet ist. 1 schematically shows the structure of a diesel internal combustion engine (hereinafter referred to as " Internal combustion engine ") 1 on which an emission control device according to this embodiment is applied.

Der Verbrennungsmotor 1, der in 1 gezeigt ist, ist ein wassergekühlter Viertakt-Dieselverbrennungsmotor mit vier Zylindern 2.The internal combustion engine 1 who in 1 shown is a water-cooled four-stroke four-cylinder diesel engine 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 injectors 3 , each of which feeds fuel directly into a combustion chamber of a corresponding cylinder 2 injects. Each of the fuel injection valves 3 is with a collector (common rail) 4 connected, which stores the fuel until a predetermined pressure is reached. The common management 4 is with a pressure sensor 4a the common line, which provides an electrical signal corresponding to a fuel pressure in the common line 4 emits.

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 management 4 is in connection with a fuel pump 6 via a fuel supply pipe 5 , The fuel pump 6 operates by using a rotational torque of an output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 as a drive power source. A pump pulley 6a connected to an input shaft of the fuel pump 6 attached is via a belt 7 with a crankshaft pulley 1a connected to the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 is appropriate.

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 thus constructed, the fuel pump bumps 6 when a rotational torque of the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6 is transferred, the fuel at a pressure corresponding to the rotational torque from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6 is transmitted.

Der von der Krraftstoffpumpe 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 from the fuel pump 6 expelled fuel becomes the common conduit 4 over the fuel supply pipe 5 fed and is in the common line 4 stored to the predetermined pressure and becomes the fuel injection valves 3 the cylinder 2 distributed. When a drive current to the fuel injectors 3 is applied, the fuel injectors 3 open. As a result, fuel from each of the fuel injection valves 3 into a corresponding one of the cylinders 2 injected.

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 8th is with the internal combustion engine 1 connected. Each branch pipe of the intake manifold 8th communicates with the combustion chamber of a corresponding one of the cylinders 2 via an inlet 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 8th is with an inlet pipe 9 connected with an air filter box 10 connected is. An air flow meter 11 is at the inlet pipe 9 downstream of the air filter box 10 appropriate. The air flow meter 11 gives an electrical signal corresponding to the mass of the through the inlet pipe 9 flowing inlet air.

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 mit 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 passing through the inlet pipe 9 is at a location in the inlet pipe 9 immediately upstream of the intake manifold 8th arranged. The intake throttle valve 13 is with an intake throttle actuator 14 provided, for example, by a stepping motor and the like. Is formed, and that the intake throttle valve 13 drives 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 15a a centrifugal loader (turbocharger) 15 That works by using hydrodynamic energy of the exhaust gas as a driving power source is at the intake pipe 9 between the air flow meter 11 and the intake throttle valve 13 arranged. An intercooler 16 for cooling the intake air, which is a high temperature as a result of compression in the compressor housing 15a has is at the inlet pipe 9 downstream of the compressor housing 15a arranged.

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 is introduced into the air cleaner box 10 from dust, dirt or the like through an air cleaner (not shown) in the air cleaner box 10 cleaned and then flows into the compressor housing 15a over the inlet 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 intake air entering the compressor housing 15a is flowed, is compressed by a rotation of a compressor wheel, which in the compressor housing 15a is adjusted. The intake air, which is a high temperature as a result of compression in the compressor housing 15a has, gets in the intercooler 16 cooled and flows into the intake manifold 8th , The intake air entering the intake manifold 8th has flowed, becomes the combustion chambers of the cylinder 2 is distributed over the respective branch pipes and is subjected to combustion using fuel injection valves 3 is caused as an ignition source of injected fuel.

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 with the internal combustion engine 1 connected. Each branch pipe of the exhaust manifold 18 communicates with the combustion chamber of a corresponding one of the cylinders 2 via an outlet 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 8th is with a turbine housing 15b the centrifugal loader 15 connected. The turbine housing 15b is with an exhaust pipe or an outlet pipe 19 connected to a silencer (not shown) at a downstream portion thereof.

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 particle filter (hereinafter simply referred to as "filter") 20 showing a NOx catalyst is at a middle portion of the exhaust pipe 19 intended. An exhaust gas temperature sensor 24 which provides an electrical signal corresponding to the temperature of the exhaust pipe 19 flowing exhaust gas is at the exhaust pipe 19 upstream of the filter 20 arranged.

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 will be described in connection with a particulate filter loaded with a storage-reduction type NOx catalyst so generally called, which absorbs and stores NOx from the exhaust gas flowing when the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the exhaust gas fuel lean side of a stoichiometric air / fuel ratio and which dumps stored NOx for reduction as the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing changes to the fuel rich side (rich side) of the stoichiometric air / fuel ratio.

Das vorstehend genannte Luft/Kraftstoffverhältnis, das sich auf der mageren Seite befindet, bedeutet, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases innerhalb eines Bereichs liegt, so dass NOx nicht durch einen Dreiwegekatalysator reduziert werden kann. Ein Beispiel dieses Luft/Kraftstoffverhältnisbereichs für den Fall eines Dieselmotors liegt bei 20 bis 50.The above air-fuel ratio, which is on the lean side, means that the air-fuel ratio of the exhaust gas is within a range such that NOx can not be reduced by a three-way catalyst. An example of this air / fuel ratio range for the case 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 passing through the exhaust pipe 19 flows is in the exhaust pipe 19 downstream of the filter 20 arranged. An exhaust throttle actuator 22 is at the exhaust throttle valve 21 appropriate. 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 gestutzt. 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) is generated in each of the cylinders 2 of the internal combustion engine 1 is burned to the exhaust manifold 18 ejected via the outlet port and then flows from the exhaust manifold 18 in the turbine housing 15b the centrifugal loader 15 , The exhaust gas that enters the turbine housing 15b has flowed, a turbine wheel rotates due to its hydrodynamic energy. The turbine wheel is rotatable in the turbine housing 15b trimmed. During this operation, a rotational torque of the turbine wheel is applied to the compressor wheel in the compressor housing 15a transferred, 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 from the turbine housing 15b is ejected, flows into the filter 20 over the exhaust pipe 19 , Therefore, particulate matters (hereinafter referred to as "PM") contained in the exhaust gas are collected, and harmful gas components contained in the exhaust gas are removed or chemically changed. After the PMs are collected and harmful gas components through the filter 20 removed or reduced, the exhaust gas is emitted into the atmosphere via the muffler. If necessary, set the exhaust throttle valve 21 the flow rate of the exhaust gas before the emission of the exhaust gas into the atmosphere.

Der Auslasskrümmer 18 und der Einlasskrümmer 8 stehen miteinander über einen Abgasrezirkulationsdurchgang (im folgenden als „EGR-Durchgang” bezeichnet) 25 in Verbindung, durch den ein Teil des Abgases, das durch den Auslasskrümmer 18 strömt, in den Einlasskrümmer 8 rezirkuliert bzw. zurückgeführt wird. 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 8th communicate with each other via an exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as "EGR passage") 25 through which a portion of the exhaust gas passing through the exhaust manifold 18 flows into the intake manifold 8th is recirculated or returned. At a middle section of the EGR passage 25 is a flow rate adjusting valve (hereinafter referred to as "EGR valve") 26 intended. The EGR valve 26 is formed by an electromagnetic valve or the like, and changes the flow rate of the exhaust gas passing through the EGR passage 25 (hereinafter referred to as "EGR gas") flows 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 passing through the EGR passage 25 is at a middle portion of the EGR passage upstream of the EGR valve 26 arranged. The EGR cooler 27 is provided with a coolant passage (not shown) through which a part of the coolant for cooling the engine 1 circulated.

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 becomes the EGR passage 25 passable if the EGR valve 26 is open. Then, part of the exhaust gas flows through the exhaust manifold 18 flows into the EGR passage 25 and flows through the EGR cooler 27 and gets into the intake manifold 8th introduced.

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 is generated in the EGR cooler 27 between the EGR gas passing through the EGR passage 25 flows, and replaced the internal combustion 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 coming from the exhaust manifold 18 to the intake manifold 8th over the EGR passage 25 is recirculated, mixes with one Fresh air coming from a passage upstream of the intake manifold 8th flows, and gets into the combustion chambers of the cylinders 2 introduced.

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. As 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 production 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, if the EGR gas in the EGR cooler 27 is cooled, the temperature of the EGR gas decreases and reduces its volume. 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 reduction in the amount (volume) of the fresh air supplied to each combustion chamber.

Das Filter 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Die 2A und 2B zeigen Querschnitte des Filter 20. 2A ist eine Querschnittsansicht des Filters 20. 2B ist eine Längsschnittansicht des Filters 20. Wie in den 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 2A die Stapfen 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. The 2A and 2 B show cross sections of the filter 20 , 2A is a cross-sectional view of the filter 20 , 2 B is a longitudinal sectional view of the filter 20 , As in the 2A and 2 B shown is the filter 20 a generally so-called Wandströmungsbauart with a plurality of exhaust gas flow passages 50 . 51 which extend parallel to each other. These exhaust flow passages consist of exhaust gas inflow passages 50 with their downstream ends plugged 52 are closed, and from Abgasausströmungsdurchgängen 51 with their upstream ends plugged 53 are closed. It should be noted that hatched areas in 2A the trunks 53 suggest. Accordingly, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51 alternating with the interposition of thin separating elements 54 arranged. In other words, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51 arranged so that each exhaust gas inflow passage 50 through four exhaust outflow passages 51 is surrounded and that each Abgasausströmungsdurchgang 51 through four exhaust gas inflow passages 50 is surrounded.

Das Filter 20 besteht aus einem porösem Werkstoff, wie z. B. Kordierit. Daher strömt das Abgas, wie durch Pfeile in 2B angedeutet ist, das in die Abgaseinströmungsdurchgänge 50 geströmt ist, in ihre angrenzenden Abgasausströmungsdurchgänge 51 durch die Trennelemente 54 aus.The filter 20 consists of a porous material, such as. B. cordierite. Therefore, the exhaust gas flows as indicated by arrows in FIG 2 B indicated in the exhaust gas inflow passages 50 has flowed into their adjacent Abgasausströmungsdurchgänge 51 through the dividing elements 54 out.

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, supporting layers made of alumina or the like are provided on peripheral wall surfaces of the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51 namely on both surfaces of each separating element 54 , and formed on inner wall surfaces of pores, which are in the separating elements 54 are formed. The backing layers are loaded with a storage-reduction type NOx catalyst.

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

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. has the filter 20 a support consisting of alumina or alumina, and at least one material consisting of alkali metals, such as. As potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), etc., alkaline earth metals, such as. As barium (Ba), calcium (Ca), etc., and rare earths such. As lanthanum (La), yttrium (Y), etc., and a noble metal such. As platinum (Pt) and the like. Is selected, is supported on the support. This embodiment adopts a storage-reduction type NOx catalyst formed by charging 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 thus constructed absorbs and stores nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas when the exhaust gas flowing into the NOx catalyst shows a high acid concentration.

Wenn dagegen die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator einströmt, niedrig ist, lässt der NOx-Katalysator gespeicherte Stickstoffoxide (NOx) ab. 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.In contrast, 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. Hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), etc. In the exhaust gas, the nitrogen oxides (NOx) discharged 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 internal combustion engine 1 is in a lean-burn operation, shows the exhaust gas from the engine 1 is discharged, 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, if the lean burn operation of the internal combustion engine 1 continues for a long period, the NOx storage capacity of the NOx catalyst is 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.Especially in the case of a diesel engine, as in the internal combustion engine 1 , an air-fuel mixture of a lean air Fuel ratio burned in most operating areas and therefore the exhaust gas shows lean air / fuel ratios in most operating areas. Therefore, the NOx storage capacity of the NOx catalyst tends to saturate.

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.If therefore the internal combustion engine 1 is in the lean-burn operation, it is necessary to decrease the concentration of the oxygen contained in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst and increase the concentration of a reducing agent, and the nitrogen oxides (NOx) from the NOx Release 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, the addition of 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 passing through the exhaust pipe 19 flows upstream of the filter 20 one. The reductant delivery mechanism supplies fuel to the exhaust gas to reduce the concentration of oxygen in the filter 20 flowing exhaust gas, and to increase the concentration of the reducing agent.

Wie in 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 in 1 is shown, the reducing agent supply mechanism has a nozzle hole, which is towards the inside of the exhaust manifold 18 is directed. The reductant supply mechanism further includes a reductant injection valve 28 , a reducing agent supply passage 29 and a shut-off valve 31 , The reducing agent injection valve 21 opens to fuel in response to a signal from the ECU 35 inject. The reductant supply passage 29 conducts fuel from the fuel pump 6 into the reducing agent injection valve 28 , The shut-off valve 31 is in the reductant supply passage 29 for shutting off the flow of the fuel in the reducing agent supply passage 29 arranged.

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 reductant supply mechanism, high pressure fuel coming from the fuel pump 6 is discharged to the reducing agent injection valve 28 via the reductant supply passage 29 promoted. Then it opens in response to a signal from the ECU 35 the reducing agent injection valve 28 to deliver fuel as a reductant into the exhaust manifold 18 inject.

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 supplied by the reducing agent injection valve 28 in the exhaust manifold 18 is injected, reduces the oxygen concentration of the exhaust gas from an upstream portion of the exhaust manifold 18 has flowed.

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 a reduction of nitrogen oxides.

Daraufhin schließt sich das Reduktionsmitteleinspritzventil 28 im Ansprechen auf ein Signal von der ECU 35, wobei dadurch die Zugabe des Reduktionsmittels zu dem Auslasskrümmer 18 unterbrochen wird.Then the reducing agent injection valve closes 28 in response to a signal from the ECU 35 , thereby adding the reducing agent to the exhaust manifold 18 is interrupted.

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 by injection into the exhaust gas. However, it is also suitable to carry out the low-temperature combustion. In the low-temperature combustion, the amount of soot that is generated is increased as the amount of EGR gas is increased, and then the amount of soot produced is maximized. Then, when the amount of the 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. So it is suitable to fuel from the fuel injectors 3 during the expansion stroke, an exhaust stroke or the like of the internal combustion engine 1 inject.

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 connected to an electronic control unit (ECU). 35 for controlling the internal combustion engine 1 Mistake. The ECU 35 controls the operating state of the internal combustion engine 1 according to an operating condition of the internal combustion 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. B. the pressure sensor 4a the common line, the air flow network device 11 , the exhaust temperature sensor 24 , a crank position sensor 33 , an accelerator operation sensor 36 etc. are with the ECU 35 connected via electrical wiring. Output signals from the various sensors become the ECU 35 entered.

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 injectors 3 , the intake throttle actuator 14 , the exhaust throttle actuator 22 , the reducing agent injection valve 28 , the EGR valve 26 , the shut-off valve 31 and the like are with the ECU 35 connected via electrical wiring. The ECU 35 is able to control these components.

Wie in 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 in 3 shown has the ECU 35 a CPU 351 , a ROM 352 , a ram 353 , an auxiliary RAM 354 , an input port 356 and an output port 357 passing through a bidirectional bus 350 are connected. The ECU 35 also has an A / D converter (A / D) 355 that with the input connector 356 connected is.

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 Takes an input of signals that are output from the sensors that are designed to deliver digital signals, such. B. 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 port 356 accepts the input of signals output from the sensors designed to emit analog signals, such as those shown in FIG. B. the pressure sensor 4a the common line, the air flow meter 11 , the temperature sensor 24 , the coolant temperature sensor 34 , the accelerator actuation sensor 36 etc. over 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 with the fuel injectors 3 , the intake throttle actuator 14 , the exhaust throttle actuator 22 , the EGR valve 26 , the reducing agent injection valve 28 , the shut-off valve 31 , etc. connected via electrical wiring. Control signals coming from the CPU 351 are delivered to the fuel injection valves 3 , the intake throttle actuator 14 , the exhaust throttle actuator 22 , the EGR valve 26 , the reducing agent injection valve 28 and the shut-off valve 31 via the output port 357 transfer.

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 For example, a fuel injection control routine for controlling the fuel injection valves 3 , an intake throttle control routine for controlling the intake throttle valve 13 , an exhaust throttle control routine for controlling the exhaust throttle valve 21 , an EGR control routine for controlling the EGR valve 26 , an NOx purifying control routine for discharging absorbed NOx by adding a reducing agent to the filter 20 , a sulfur poisoning recovery control routine for restoring the filter 20 from SOx poisoning and a PM combustion control routine for burning and removing the PMs passing through the filter 20 collected, etc.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten Anwendungsprogrammen speichert der ROM 352 verschiedene Steuerungsabbildungen bzw. Steuerungsartenfelder.In addition to the above-mentioned application programs, the ROM stores 352 various control maps or control field 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 maps include a fuel injection amount control map showing the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and indicate basic fuel injection amounts (basic fuel injection durations), a fuel injection timing control map representing the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and basic fuel timings, an intake throttle valve opening control map indicating the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target opening degrees of the intake throttle valve 13 An exhaust throttle valve opening control map indicates the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target opening degrees of the exhaust throttle valve 21 indicates an EGR valve opening control map showing the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target opening degrees of the EGR valve 26 indicates a reducing agent addition amount control map showing the relationship between operating conditions of the internal combustion engine 1 and target amounts of reductant added (or target air-fuel ratios of the exhaust gas) indicates a reductant injector control map representing the relationship between target amounts of the added reductant and valve opening durations of the reductant injector 28 indicates, 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 by the CPU 351 are obtained, and the like. Examples of the calculation results include an engine speed calculated on the basis of a time interval at which the crank position sensor 33 outputs a pulse signal. This data is updated each time the crank position sensor 33 emits 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 that is able to retain data even when the internal combustion engine is running 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 works according to the application programs included in the ROM 352 and performs fuel injection valve control, intake throttle control, exhaust throttle control, EGR control, NOx removal 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, the CPU performs 351 during the NOx purge control, a so-called pulse peak fat control, in which the concentration of oxygen in the filter 20 flowing exhaust gas is included, impulsive peak shape (within a short time) is reduced at a relatively short cycle.

Bei der Impulsspitzenfettsteuerung ermittelt die CPU 351 in einem vorbestimmten Zyklus, ob eine Bedingung zum Durchführen der Impulsspitzenfettsteuerung erfüllt wurde. 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 pulse peaking control, the CPU detects 351 in a predetermined cycle, whether a condition for performing the pulse peak fat control has been satisfied. 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 exhaust gas temperature sensor output signal 24 (Exhaust gas temperature) is less than or equal to a predetermined upper limit, a condition that poisoning recovery control is not being performed, 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.When it is determined that the condition for performing the pulse peaking control has been satisfied, as described above, the CPU controls 351 the reducing agent injection valve 28 to fuel as a reducing agent from the reducing agent injection valve 28 Inject impulsively. Thus, the CPU does 351 the air-fuel ratio of the exhaust gas into the filter 20 inflows, temporarily 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 reads 351 one in the RAM 353 stored engine speed, a delivery signal of the accelerator operation sensor 36 (the amount of depression of the accelerator pedal), a discharge 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.

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 intervenes 351 to the reductant addition amount control map stored in the ROM 352 and calculates a reducing agent amount to be added to make the air-fuel ratio of the exhaust gas 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 attacks 351 using the target addition amount as a parameter to the reducing agent injection valve control map included in the ROM 352 is stored, and calculates a valve opening periods (target valve opening period) of the reducing agent injection valve 28 for injecting the target addition amount of the reducing agent from the reducing agent injection valve 28 is needed.

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

Bei dem Ablauf der Ziel-Ventilöffnungsdauer der Öffnung des Reduktionsmitteleinspritzventils 28 folgend schließt die CPU 351 das Reduktionsmitteleinspritzventil 28.At the expiration of the target valve opening period of the opening of the reducing agent injection valve 28 Next, the CPU will close 351 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.When the reducing agent injection valve 28 thus, is open for the target valve opening period, the target addition amount of the fuel from the reducing agent injection valve becomes 28 in the exhaust manifold 18 injected. The reducing agent supplied by the reducing agent injection valve 28 is injected, mixes with the exhaust gas from an upstream portion of the exhaust manifold 18 has flowed, and forms a mixture having the target air-fuel ratio, and then flows into the filter 20 ,

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 that changes in the filter changes 20 flows, in a relatively short cycle. Therefore, the filter repeats 20 the absorption of nitrogen oxides NOx and the emission / reduction of nitrogen oxides (NOx) alternately into 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 poison recovery control, the CPU performs 351 a poisoning recovery process through to the filter 20 from 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.It should be noted that the internal combustion engine 1 can use a fuel containing sulfur (S). If such a fuel in the internal combustion engine 1 burns, sulfur oxides (SOx), such as. As sulfur dioxide (SO 2 ), sulfur trioxide (SO 3 ), etc. produced.

Schwefeloxide SOx strömen in das Filter 20 zusammen mit dem Abgas und werden durch das Filter 20 durch den gleichen Mechanismus wie für den Fall von Stickstoffoxiden (NOx) absorbiert und gespeichert.Sulfur oxides SOx flow into the filter 20 along with the exhaust and are through the filter 20 absorbed and stored 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).If more specifically that in the filter 20 flowing exhaust gas shows a high oxygen concentration, sulfur oxides (SOx) contained in the exhaust gas, such. For example, sulfur dioxide (FO 2 ), sulfur trioxide (SO 3 ), etc. are oxidized on the surfaces of the platinum (Pt) and through the filter 20 in the form of sulfate ions (SO 4 2- ) absorbed and stored. The sulfate ions (SO 4 2- ), which pass through the filter 20 are absorbed, 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 nitrate (Ba (NO 3 ) 2 ). Even if the oxygen concentration of the filter 20 flowing low, the sulfate (BaSO4) 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. When the amount of sulfate (BaSO4) in the 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 is a deterioration of the NOx absorbing ability of the filter 20 caused.

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 SO4 mit Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO reagieren, die in dem Abgas enthalten sind, und somit zu gasförmigem SO2 reduziert werden.In an exemplary method for restoring the filter 20 Sulfur poisoning becomes the atmospheric temperature of the filter 20 is raised to a high temperature range of about 600 ° C to 650 ° C and the oxygen concentration of the exhaust gas that enters the filter 20 flows, decreases. As a result, barium sulfate (BaSo 4 ), which is in the filter 20 stored thermally in SO 3 - and SO 4 - decomposed. Then, SO 3 - and SO 4 - are caused to react with hydrocarbons HC and carbon monoxide CO contained in the exhaust gas, thus being 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 performs 351 first, a catalyst heating 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 catalyzer warm-up control, the CPU causes 351 in that the reducing agent injection valve 28 Fuel is injected so that the fuel in the filter 22 is oxidized. Due to the heat generated by the oxidation, the temperature of the filter 20 raised. The amount of fuel flowing from the reductant injector 28 is injected in this case is set so that the injection duration is shorter and a higher air-fuel ratio in comparison with the fuel injection from the reducing agent injection valve 28 resulting in discharging and reducing NOx.

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 catalyzer warm-up control, the CPU 351 bsw. be designed to receive fuel from each of the fuel injection valves 3 secondarily during an expansion stroke of a corresponding cylinder 2 to inject and fuel the exhaust gas from the reducing agent injection valve 28 Add so that unburned components of the fuel in the filter 20 be oxidized. Due to the heat generated by the oxidation, the catalyst temperature of the filter 20 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, can cause thermal deterioration of the filter 20 be induced. It is therefore preferable to feedback control the secondary injection amount of the fuel and the addition amount of the fuel on the basis of the value of a discharge signal of the exhaust gas temperature sensor 24 perform.

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.When the catalyst temperature of the filter 20 to a high temperature range of bsw. rises about 630 ° C through the above-mentioned catalyst warm-up process causes the CPU 351 in that the reducing agent injection valve 28 Fuel injects to the oxygen concentration of the filter 20 to reduce incoming exhaust gas.

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.When an excessive amount of fuel from the reducing agent injection valve 28 the filter can be injected 20 be overheated by rapid combustion of the fuel. Instead, an excessive amount of injected fuel may be discharged from the reducing agent injection valve 28 undesirable the filter 20 cool. It is therefore preferable that the CPU 351 a feedback control of the fuel injection amount from the reducing agent injection valve 28 on the basis of 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 one in the filter decreases 20 flowing exhaust gas under the condition that the catalyst temperature of the filter 20 is high. Therefore, barium sulfate (BaSo 4 ), which is in the filter 20 stored thermally in SO 3 - and SO 4 - decomposed. The SO 3 - and SO 4 - react with hydrocarbon HC and carbon monoxide CO, which are contained in the exhaust gas, and is reduced, whereby the sulfur poisoning of the filter 20 is eliminated.

Es ist anzumerken, dass, wenn die Zugabe des Kraftstoffs für die Wiederherstellung von der SOx-Vergiftung in einem mittleren bis hohen Verbrennungsmotorslastbetriebsbereich durchgeführt wird, dass der Filter 20 übermäßig erwärmt werden kann und thermisch verschlechtert werden kann. 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.It should be noted that when the addition of fuel for recovery from SOx poisoning is performed in a medium to high engine load operating range, the filter 20 can be heated excessively and can be thermally deteriorated. Therefore, if the execution of the warm-up control is not caused by the operation of the internal combustion engine 1 in a low load range, fuel addition for SOx poisoning recovery is avoided. If this situation continues, the temperature of the filter will drop 20 so that the warm-up control must be performed again to perform SOx poisoning recovery. Thus, a large amount of fuel is consumed, so that the fuel economy will deteriorate.

Wenn jedoch die Kraftstoffzugabe für das Filter 20 vermieden wird, um die Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verringern wird die Temperatur des Filters 20 abfallen, so dass die SOx-Vergiftungswiederherstellung nicht unmittelbar durchgeführt werden kann, wenn der Verbrennungsmotorbetrieb zu einem Niedriglastbereich wechselt. Somit kann die Gelegenheit für die SOx-Vergiftungswiederherstellung verloren sein.However, if the fuel addition for the filter 20 is avoided, to reduce the deterioration of fuel economy, the temperature of the filter 20 fall off, so that the SOx poisoning recovery can not be performed immediately when engine operation shifts 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 regulated and maintained in accordance with the engine operating condition to maintain both a temperature maintenance of the filter 20 as well as to reduce or prevent fuel economy degradation.

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 4 ist ein Verbrennungsmotorbetriebsbereich, bei dem die Zieltemperatur des Filters 20 500°C beträgt, repräsentativ angedeutet. 4 FIG. 12 is a graph showing a relationship between the engine speed, the engine load, and the target temperature of the filter 20 suggests. This picture is in advance in the ROM 352 saved. In the figure, the hatched area is a range of bsw. 630 ° C and decreases the target temperature of the filter 20 gradually with an increase in the distance from the hatched area. In 4 is an engine operating range where the target temperature of the filter 20 500 ° C, representatively indicated.

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 high, bsw 550 ° C, without the addition of fuel due to the high exhaust gas temperature and the large flow rate of the exhaust gas. When the engine operation shifts from the high load range to a low load range, the temperature of the filter may increase 20 to a temperature required for SOx poisoning recovery, eg. 630 ° C, 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 shifts 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 becomes 20 is determined in accordance with the engine speed and the engine load and addition of fuel is performed with a feedback control of the added amount of fuel.

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 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 reads 351 an output signal of the crank position sensor 33 (Speed) and an output signal of the accelerator operation sensor 36 (Load) and calculates a target temperature of the filter 20 by putting these values into the picture of 4 , Then the CPU reads 351 a discharge signal of the exhaust gas temperature sensor 24 and estimates a temperature of the filter 20 , The temperature of the filter 20 is determined by the intake air quantity (emission signal of the air flow meter 11 ), the number of revolutions, the load, the amount of injected fuel, etc. are estimated. The temperature of the filter 20 can also be determined by using a map which is prepared in advance from values obtained through experiments. Furthermore, the temperature of the filter 20 can be measured directly by a temperature sensor, for the filter 20 is provided. The thus determined actual temperature of the filter 20 is compared to 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 added fuel is increased. Examples of the method of reducing and increasing the amount of added fuel include adjusting the fuel injection interval, adjusting the valve opening duration of the reducing agent injection valve 28 in a process of fuel injection, etc.

Wenn der Verbrennungsmotorbetrieb sich in einem Niedriglastbereich befindet, wird die Temperatur des Filters 20 bei einer Temperatur gehalten, die für die SOx-Vergiftungswiederherstellung erforderlich ist, bsw. 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 the engine operation is in a low load range, the temperature of the filter becomes 20 maintained at a temperature required for SOx poisoning recovery, bsw. 630 ° C to allow immediate onset of SOx poisoning recovery. In such an operating range, the temperature of the filter 20 maintained at a temperature that allows immediate onset of SOx poisoning recovery to avoid losing an opportunity for 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 decreasing the amount of added fuel during a high load operation range and the deterioration of the exhaust emission by maintaining a high temperature of the filter 20 to avoid losing an opportunity for SOx poisoning recovery.

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 4 angedeutet ist.Although the operating areas in this embodiment are defined using terms such as. For example, as "low load range", "medium load range" and "high load range" are described for the sake of simplicity in the description, the operating ranges are actually divided according to the rotational speed and the load as in 4 is indicated.

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, when an operating range that does not allow the SOx poisoning recovery continues for a predetermined time (for example, 3 minutes), the addition of fuel is 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 substantially no opportunity for the SOx poisoning recovery control during a suburban drive, on a highway, or the like. If fuel is added during such an operating condition to a high temperature of the filter 20 Maintaining a considerable time before the execution of SOx poisoning recovery control, so that the fuel consumption increases. Therefore, when such an operating condition continues for a predetermined time (for example, 3 minutes), the addition of fuel is stopped to reduce the deterioration of the fuel economy. The predetermined time before stopping the addition of the fuel may be determined according to the present operating condition.

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 is performed when the amount of SOx stored in the NOx catalyst reaches or exceeds a predetermined amount. However, if the warm-up control has not been followed by a low-load operation, the SOx poisoning recovery control is not performed, so that the warm-up control does not have to be performed again, and therefore the 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 higher SOX poisoning recovery capabilities, so that fuel consumption can be reduced and the opportunities for SOx poisoning recovery fully exploited.

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, if the possibility of executing SOx poisoning recovery is higher, the engine emission control apparatus according to the embodiment obtains the higher temperature of the filter 20 upright to avoid losing an opportunity for SOx poisoning recovery. When the possibility of performing SOx poisoning recovery is lower, the emission control device reduces the target temperature of the filter 20 in order to improve the fuel economy and reduce the deterioration of the exhaust emission due to the SOx poisoning of the storage reduction type SOx catalyst.

(Zweites Ausführungsbeispiel)Second Embodiment

Ein zweites Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der folgenden Hinsicht. Das heilt, 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 respect. This heals that in the first embodiment, the temperature setting of the filter 20 taking into account the operating condition of the internal combustion engine 1 is performed immediately after the SOx poisoning recovery becomes necessary. However, in the second embodiment, when SOx poisoning recovery becomes necessary, the filter becomes 20 heated to a temperature (eg, 630 ° C) necessary for 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 at least for a predetermined time (3 min., For example), the warm-up control for the filter becomes 20 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 first heated to a predetermined temperature, have the internal combustion engine 1 and other objective elements to which the embodiment is applied basically have the same structure as those in the first embodiment and will not be described below.

Im Allgemeinen ist es schwierig vorauszusagen, wann der Bereich des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 zu einem Niedriglastbereich wechseln wird. 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 internal combustion engine 1 switch to a low load range. Therefore, in the engine emission control apparatus of the first embodiment, the target temperatures of the filter are 20 correspondingly in operating areas of the internal combustion engine 1 set to the heating of the filter 20 after changing the operating range to the low load range.

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, operation in a high load range continues in some cases, bsw. during a highway trip or the like, and is immediately followed by a low load range for any other case, bsw. during a journey 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 becomes high 20 raised to a temperature (bsw 630 ° C) necessary for SOx poisoning recovery. If, for a predetermined period of time (3 min., For example), the operating range does not change to an operating range permitting the SOx poisoning recovery to be performed, the temperature of the filter will become 20 according to the operating range for controlling the deterioration of the fuel economy as in the first embodiment controlled.

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 the SOx poisoning recovery becomes necessary, the temperature of the filter becomes 20 immediately raised to allow SOx poisoning restoration. Then, the SOx poisoning recovery can be performed immediately when an operating state allowing SOx poisoning recovery is achieved. When an operating condition that does not permit the SOx poisoning recovery continues, the temperature of the filter becomes 20 controlled according to the operating state, so that the deterioration in fuel economy can be reduced, and so that 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 apparatus of the invention is capable of reducing the deterioration in fuel economy by setting the target temperature of the filter 20 to control in accordance with the operating condition and to increase the opportunities for SOx poisoning recovery by rapidly heating the NOx catalyst when sulfur poisoning recovery is permitted.

Während die Erfindung in Bezugnahme darauf beschrieben ist, was gegenwärtig als ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele betrachtet wird, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen beschränkt ist. 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 has been described with reference to what is presently considered to be its preferred embodiments, it will be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments or constructions. By contrast, it is intended that the invention cover various modifications and equivalent arrangements. In addition, while the various elements of the disclosed invention are shown in various combinations and configurations, which are exemplary, other combinations and configurations including more, less, or a single embodiment are also within the scope of the invention.

Somit umfasst die Emissionssteuerungsvorrichtung einen NOx-Katalysator 20, eine Aufwärmeinrichtung 28 zum Erwärmen des NOx-Katalysators 20 und eine Betriebszustanderfassungseinrichtung 33, 36 zum Erfassen des Zustands des Betriebs des Verbrennungsmotors 1. 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 catalyst 20 , a warm-up device 28 for heating the NOx catalyst 20 and an operating condition detecting means 33 . 36 for detecting the state of operation of the internal combustion engine 1 , The warm-up device 28 heats the NOx catalyst 20 by setting a target temperature based on an operating condition of the internal combustion engine 1 by the operating state detecting means 33 . 36 is detected. If he is an internal combustion engine 1 is in a high load condition that is not for heating the NOx catalyst 20 is suitable, heats the warm-up device 28 the NOx catalyst 20 Not. Therefore, the emission control device is capable of controlling deterioration in fuel economy, and is capable of rapidly raising the temperature of the NOx catalyst to a temperature that permits sulfur poisoning recovery when a condition required for sulfur poisoning recovery is satisfied.

Claims (10)

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 stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, und der gespeichertes NOx abgibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder zu einer fetten Seite des stöchiometrischen 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, falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Niedriglastzustand befindet, die Aufwärmeinrichtung (28) eine Zieltemperatur des NOx-Katalysators (20) auf eine Temperatur setzt, die zum Entfernen des Schwefeloxids notwendig ist, falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Hochlastzustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators (20) geeignet ist, die Aufwärmeinrichtung (28) den NOx-Katalysator (20) nicht erwärmt, dadurch gekennzeichnet, dass falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Zustand mittlerer Last befindet, wenn der Betriebszustand sich an eine Niedriglastregion annähert, die Aufwärmeinrichtung (28) die Temperatur des NOx-Katalysators (20) erhöht, so dass beim Eintritt in den Niedriglastbereich die Zieltemperatur vorliegt, die zum Entfernen des Schwefeloxids notwendig ist.Emission control device for an internal combustion engine ( 1 ) with: a NOx catalyst ( 20 ) that absorbs and stores NOx from 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 discharges NOx stored when the air-fuel ratio. The fuel ratio of the exhaust gas changes to the stoichiometric air-fuel ratio or to a rich side of the stoichiometric air-fuel ratio; a warm-up device ( 28 ) for performing a warm-up control of the NOx catalyst ( 20 ), when the need to remove a sulfur oxide from the NOx catalyst ( 20 ) results; and an operating state detecting device ( 33 . 36 ) for detecting an operating state of the internal combustion engine ( 1 ), where, if the internal combustion engine ( 1 ) is in a low load state, the warm-up device ( 28 ) a target temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is set to a temperature which is necessary for the removal of the sulfur oxide, if the internal combustion engine ( 1 ) is in a high load condition that is not for heating the NOx catalyst ( 20 ), the warm-up device ( 28 ) the NOx catalyst ( 20 ) not heated, characterized in that if the internal combustion engine ( 1 ) is in a medium load condition when the operating condition is approaching a low load region, the warm-up means (15 28 ) the temperature of the NOx catalyst ( 20 ) so that when entering the low load range, the target temperature necessary to remove the sulfur oxide is present. 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.Emission control device according to claim 1, characterized in that when the need to remove the sulfur oxide from the NOx catalyst ( 20 ), the warm-up device ( 28 ) a temperature of the NOx catalyst ( 20 ) temporarily raises to a temperature required for sulfur poisoning recovery, and if the sulfur poisoning recovery is not performed for a subsequent predetermined time, the warm-up means (FIG. 28 ) the NOx catalyst ( 20 by setting a target temperature on the basis of the operating state of the internal combustion engine ( 1 ) heated, the by the operating state detection device ( 33 . 36 ) is detected, and when the internal combustion engine ( 1 ) is in the operating condition that is not for heating the NOx catalyst ( 20 ), the warm-up device ( 28 ) heating the NOx catalyst ( 20 ) avoids. 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.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. 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.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 attenuated 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 increased when the actual temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is lower than the target temperature. 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.Emission control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the warm-up device ( 28 ) the warm-up of the NOx catalyst ( 20 ) stops when an operating condition that does not permit the removal of the sulfur oxide continues for at least a predetermined time while the warm-up device ( 28 ) just the NOx catalyst ( 20 ) is heated. 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 stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, und der gespeichertes NOx abgibt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder zu einer fetten Seite des stöchiometrischen 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, wobei das Emissionssteuerungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (1); Setzen einer Zieltemperatur des NOx-Katalysators (20) auf eine Temperatur, die zum Entfernen des Schwefeloxids notwendig ist, falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Niedriglastzustand befindet; nicht Erwärmen des NOx-Katalysators (20), falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Hochlastzustand befindet, der nicht zum Erwärmen des NOx-Katalysators (20) geeignet ist, gekennzeichnet durch Erhöhen der Temperatur des NOx-Katalysators (20), falls die Brennkraftmaschine (1) sich in einem Zustand mittlerer Last befindet, wenn der Betriebszustand sich an eine Niedriglastregion annähert, so dass beim Eintritt in den Niedriglastbereich die Zieltemperatur vorliegt, die zum Entfernen des Schwefeloxids notwendig ist.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 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 discharges NOx stored when the air-fuel ratio. A fuel ratio of the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or a rich side of the stoichiometric air-fuel ratio changes, wherein a 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 ), wherein 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 ) to a temperature which is necessary for the removal of the sulfur oxide, if the internal combustion engine ( 1 ) is in a low load state; not heating the NOx catalyst ( 20 ), if the internal combustion engine ( 1 ) is in a high load condition that is not for heating the NOx catalyst ( 20 ), characterized by increasing the temperature of the NOx catalyst ( 20 ), if the internal combustion engine ( 1 ) is in a medium load condition when the operating condition is approaching a low load region, so that when entering the low load range, there is the target temperature necessary to remove the sulfur oxide. 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.Emission control method according to claim 6, characterized by the step of temporarily raising a temperature of the NOx catalyst ( 20 ) to a temperature needed for sulfur poisoning recovery when there is a need to remove the sulfur oxide from the NOx catalyst ( 20 ). 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.Emission control method according to claim 6 or 7, characterized in that the target temperature of the NOx catalyst ( 20 ), when the internal combustion engine ( 1 ) is in a low-load range, is set higher than when the internal combustion engine ( 1 ) is located in a high load area. 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.Emission control method according to one of claims 6 to 8, characterized in that a warm-up control of the NOx catalyst ( 20 ) is attenuated when an actual temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is higher than the target temperature, and that the warm-up control is boosted when the actual temperature of the NOx catalyst ( 20 ) is lower than the target temperature. 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.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 condition that does not allow the removal of the sulfur oxide continues for at least a predetermined time, while the NOx catalyst ( 20 ) is just warmed up.
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