DE10300056A1 - Abgasreinigungsverfahren für Verbrennungsmotor - Google Patents

Abgasreinigungsverfahren für Verbrennungsmotor

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Abstract

Es soll ein Abgasreinigungsverfahren erhalten werden für einen Verbrennungsmotor zum Erfassen der Zeiten, zu denen eine in einen NOx-Absorptionskatalysator strömende Einström-NOx-Menge eine von dem NOx-Absorptionskatalysator verarbeitbare NOx-Menge übersteigt und zum Anreichern des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses zum Verhindern von Verschlechterung des Abgases und Aufrechterhalten eines guten Kraftstoffverbrauchs. Basierend auf einer in dem NOx-Absorptionskatalysator absorbierten NOx-Menge und einer Maximal-NOx-Absorptionsmenge des NOx-Absorptionskatalysators wird eine von dem NOx-Absorptionskatalysator pro Zeiteinheit verarbeitbare NOx-Menge berechnet und verglichen mit der Einström-NOx-Menge, die in den NOx-Absorptionskatalysator pro Zeiteinheit einströmt und wenn bestimmt wird, dass die Einström-NOx-Menge größer ist, wird das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet auf fett.

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor unter Verwendung eines NOx-Absorptionskatalysators und insbesondere ein Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor zum Verhindern von Verschlechterung des Abgases und zum Erzielen guten Kraftstoffverbrauchs während ausreichendem Sicherstellen der Magerbetriebszeit.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Im allgemeinen ist bei der Betriebssteuerung von Verbrennungsmotoren eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs ein Ziel und ein Luft-/Kraftstoff- Verhältnis wird gesteuert zum Erhalten eines mageren Verhältnisses. Um das NOx zu reduzieren, das freigesetzt wird, wird ein NOx-Absorptionskatalysator verwendet.
  • In dem NOx-Absorptionskatalysator leitet die Absorptionsfunktion (die NOx-Reduktionsfunktion, wenn eine NOx-Absorptionsmenge einen für den NOx-Absorptionskatalysator zulässige Menge überschreitet. Daher ist es, um die Absorptionsfunktion aufrecht zu erhalten, erforderlich, periodisch das NOx, das absorbiert worden ist, freizusetzen und zu reduzieren.
  • Daher wird üblicherweise in einem Abgasreinigungssystem unter Verwendung eines NOx-Absorptionskatalysators das NOx während des Magerbetriebszustands (mit Sauerstoff über-angereicherter Zustand) des Verbrennungsmotors im NOx-Absorptionskatalysator absorbiert, und zu jeder vorbestimmten Periode wird der Betriebszustand des Verbrennungsmotors umgeschaltet auf einen Fett-Betriebszustand und das in dem NOx- Absorptionskatalysator absorbierte NOx wird freigegeben und das NOx wird simultan reduziert.
  • Diese Art von Abgasreinigungsverfahren für einen Verbrennungsmotor kann beispielsweise in JP 2600492 B gefunden werden.
  • Auf diese Weise ist es in dem Abgasreinigungsverfahren unter Verwendung des NOx-Absorptionskatalysators, um das NOx zur Reduktion des NOx im NOx-Absorptionskatalysator freizusetzen, wichtig, die Zeitabstimmung des Umschaltens von Magerbetrieb auf Fettbetrieb geeignet zu steuern.
  • In dem obigen, in JP 2586739 B etc. offenbarten Verfahren wird beispielsweise eine bereits in dem NOx- Absorptionskatalysator absorbierte NOx-Menge geschätzt und in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die geschätzte Absorptions-NOx-Menge größer ist als eine vorbestimmte zulässige Menge, wird der Betriebszustand des Verbrennungsmotors von mager auf fett umgeschaltet.
  • Fig. 6 ist ein beispielhaftes Diagramm zum Zeigen eines Abgasreinigungszustandes gemäß dem konventionellen Verfahren. Das Diagramm zeigt freigesetzte NOx-Mengen entsprechend der Menge einer einfließenden NOx-Menge, die in den NOx- Absorptionskatalysator einfließt.
  • In Fig. 6 repräsentiert eine horizontale Achse die Zeit, eine vertikale Achse repräsentiert die NOx-Menge (Einströmmenge und Emissionsmenge), ein Diagonallinienbereich repräsentiert die in dem NOx-Absorptionskatalysator absorbierte NOx-Menge und ein weißer Pfeil repräsentiert die NOx-Menge, die von dem NOx-Absorptionskatalysator verarbeitet werden kann. Fälle, in denen die einfließende NOx-Menge (siehe die unterbrochen dargestellte Linie) groß (oben) ist und klein (unten) ist, sind zum Vergleich dargestellt. Wie aus Fig. 6 klar ist, fließt, selbst bei geschätzter NOx-Menge (siehe den Diagonallinienbereich), wenn die Einström-NOx-Menge (siehe die unterbrochene Linie) groß ist, ein Teil der Einström-NOx- Menge aus (wird freigesetzt) stromabwärts im NOx- Absorptionskatalysator. Demgegenüber ist in dem Fall, in dem die Einström-NOx-Menge klein ist, die NOx- Absorptionsfähigkeit (siehe weißen Pfeil) noch begrenzt, so dass verständlich ist, dass der magere Trieb fortgesetzt werden kann.
  • Dies zeigt, dass selbst wenn die geschätzte Absorptions-NOx- Menge dieselbe ist wie die NOx-Menge, die verarbeitbar ist durch den Absorptionskatalysator, wenn die einfließende NOx- Menge klein ist, die gesamte NOx-Menge verarbeitet wird und nicht stromabwärts ausströmt. Demgegenüber kann in dem Fall, in dem die einfließende NOx-Menge groß ist, die einfließende NOx-Menge nicht vollständig verarbeitet werden und fließt demnach stromabwärts.
  • Mit anderen Worten, gemäß dem Verfahren wie dem konventionellen Verfahren, in dem der Betriebszustand umgeschaltet wird von mager auf fett, falls bestimmt wird, dass die NOx-Menge innerhalb des NOx-Absorptionskatalysators die vorbestimmte Menge übersteigt, ist es, wenn die in den NOx-Absorptionskatalysator eindringende einfließende NOx- Menge sich ändert, schwierig, den Betriebszustand von mager auf fett bei geeigneter Zeitabstimmung umzuschalten und dies kann die Abgasverschlechterung oder Verminderung der Vorteile des Kraftstoffverbrauchs und ähnliches nachteilig beinflussen.
  • Wie oben beschrieben, wurde in dem konventionellen Verbrennungsmotorenabgasreinigungsverfahren der Betriebszustand von mager auf fett umgeschaltet basierend nur auf der geschätzten/berechneten Absorptions-NOx-Menge, ohne die einfließende NOx-Menge, die in den NOx- Absorptionskatalysator eindringt, zu berücksichtigen. Daher kann der Betriebszustand nicht von mager nach fett bei geeigneter Zeitabstimmung umgeschaltet werden und demnach gab es ein Problem des Veranlassens von Abgasverschlechterung und Reduzierens von Kraftstoffverbrauchvorteilen.
  • RESÜMEE DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht zum Lösen der oben erwähnten Probleme und hat daher ein Ziel, ein Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren bereitzustellen, das auf eine NOx-Menge achtet, die von einem NOx- Absorptionskatalysator verarbeitbar ist, die verarbeitbare NOx-Menge gegen die einfließende NOx-Menge, die in den NOx- Absorptionskatalysator einfließt, vergleicht, und ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis von mager auf fett umschaltet entsprechend den Vergleichsergebnissen, um hierdurch eine Verschlechterung des Abgases zu verhindern und auch einen guten Kraftstoffverbrauch zu erreichen, während ausreichendem Sicherstellens der Magerbetriebszeit.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren bereitgestellt zum Ändern einer Sauerstoffkonzentration im Abgas, das in einen NOx-Absorptionskatalysator einfließt, der innerhalb eines Abgasweges eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, den NOx- Absorptionskatalysator das NOx unter einer ersten Sauerstoffkonzentrationsbedingung absorbieren lassend, in der die Sauerstoffkonzentration im Abgas überhöht wird und Freisetzen und gleichzeitige Reduktion des NOx aus dem NOx- Absorptionskatalysator unter einer zweiten Sauerstoffkonzentrationsbedingung, in der die Sauerstoffkonzentration im Abgas abfällt, wobei das Abgasreinigungsverfahren einschließt: Einen ersten Schritt, um unter der ersten Sauerstoffkonzentrationsbedingung eine einfließende NOx-Menge zu berechnen, die in den NOx- Absorptionskatalysator pro Zeiteinheit einfließt und eine verarbeitbare NOx-Menge, die von dem NOx- Absorptionskatalysator pro Zeiteinheit verarbeitet werden kann; einen zweiten Schritt zum Vergleichen der einfließenden NOx-Menge und der verarbeitbaren NOx-Menge, berechnet im ersten Schritt; und einen dritten Schritt zum Reduzieren der Sauerstoffkonzentration im Abgas, das in den NOx- Absorptionskatalysator einfließt in einem Fall, in dem im zweiten Schritt bestimmt wurde, dass die einfließende NOx- Menge größer ist als die verarbeitbare NOx-Menge.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:
  • Fig. 1 ein Blockaufbaudiagramm einer Abgasreinigungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor, auf die die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
  • Fig. 2 ein Flussdiagramm von Verarbeitungsabläufen gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Schätz-/Berechnungsbetriebsablaufs der verarbeitbaren NOx-Menge gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 4 ein Flussdiagramm eines anderen Beispiels des Schätz-/Berechnungsbetriebsablaufs der verarbeitbaren NOx-Menge gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 ein Flussdiagramm eines Verarbeitungsbetriebs gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 6 ein Erläuterungsdiagramm zum Zeigen der NOx- Emissionsbestandteile im Falle unterschiedlicher Einström-NOx-Menge, die in den NOx- Absorptionskatalysator 7 einströmt gemäß einem konventionellen Abgasreinigungsverfahren für eine Verbrennungsmaschine.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Ausführungsform 1
  • Nachstehend wird die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • Fig. 1 ist ein Blockaufbaudiagramm zum Zeigen eines Gesamtsystems einer Abgasreinigungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor, auf welches die Ausführungsform 1 die vorliegende Erfindung angewendet ist.
  • In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor (Motor) 1, gezeigt unter Verwendung eines Zylinders in einer Kraftstoffsteuereinrichtung eines Mehrzylinderverbrennungsmotors. Ein mit dem Motor 1 kommunizierendes Ansaugrohr 30 ist mit einem Ansaugluftmengensensor 2 zum Messen einer in den Verbrennungsmotor 1 angesaugten Luftmenge versehen und mit einem Drosselventil 3 zum Steuern der in den Verbrennungsmotor angesaugten Luftmenge. Eine von dem Ansaugluftmengensensor 2 gemessene Ansaugluftdurchflussrate wird in eine Verbrennungskammer 4 des Verbrennungsmotors 1eingefügt und mit von einem Kraftstoffeinspritzinjektor 5 bereitgestelltem Kraftstoffgas in ein Luft/Gas-Gemisch vermischt und dann von einer Zündkerze 11 gezündet und verbrannt.
  • Der Zylinder mit der Verbrennungskammer 4 ist mit einem Kolben 14 versehen, der aufwärts und abwärts betätigt wird, der eine Kurbelwelle 12 über eine Verbindungsstange 15 dreht. Ein in der Nähe der Kurbelwelle 12 montierter Kurbelwinkelsensor 13 erfasst die Drehzahl des Motors 1. Auf der anderen Seite kommuniziert die Verbrennungskammer 4 mit einem Auspuffrohr 40 und das Auspuffrohr 40 ist mit einem Dreiwegekatalysator 6 und einem NOx-Absorptionskatalysator 7 zum Reinigen des Abgases versehen.
  • Stromaufwärtsseitig vom Dreiwegekatalysator 6 ist ein Luft-/Kraftstoffgemisch-Sensor 8 vorgesehen zum Erfassen eines Luft-/Kraftstoffgemisches in dem Abgas und auf der stromabwärtigen Seite des Dreiwegekatalysators 6 ist ein Abgastemperatursensor 9 vorgesehen.
  • Ein Motorsteuer-Controller 20 besteht aus einer Mikrocomputereinheit. Der Motorsteuer-Controller 20 nimmt Signale (Betriebszustandsinformation) von verschieden Sensoren auf einschließlich dem Ansaugluftmengensensor 2, dem Luft-/Kraftstoffgemisch-Sensor 8, dem Abgastemperatursensor 9 und dem Kurbelwinkelsensor 13. Basierend auf diesen Signalen treibt der Motorsteuer-Controller 20 den Kraftstoffeinspritzinjektor 5 an, die Zündkerze 11 und ähnliches.
  • Der NOx-Absorptionskatalysator 7 kann beispielsweise Aluminiumoxid als Träger verwenden und kann aufgebaut sein durch Tragen von Edelmetallen wie zum Beispiel Pt (Platin) auf dem Träger gemeinsam mit mindestens einem Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus: Alkalimetallen wie zum Beispiel K (Kalium), Na (Natrium), Li (Lithium) und Cs (Cäsium); Alkalierdmetallen wie zum Beispiel Ba (Barium) und Ca (Kalzium); und Seltenerdenmetalle wie zum Beispiel La (Lanthan) und Y (Ytrium).
  • Der NOx-Absorptionskatalysator 7, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, absorbiert NOx zu einer Zeit, wenn das . einfließende Abgas eine überaus hohe Konzentration an Sauerstoff enthält und gibt NOx frei, während er es gleichzeitig reduziert, wenn die Konzentration an Sauerstoff im Abgas abnimmt.
  • Ferner, obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, kann das Drosselventil 3 auch mit einem Drosselsteller versehen sein, der gesteuert durch den Motorsteuerungs-Controller 20 angetrieben wird.
  • Als nächstes werden die Abgasreinigungsverarbeitungsabläufe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf Fig. 1 und auf ein Flussdiagramm in Fig. 2.
  • Das Flussdiagramm in Fig. 2 zeigt einen Prozess zum zwangsweisen Anreichern des Luft-/Kraftstoffgemischs, wenn der Verbrennungsmotor 1 betrieben wird zum Erhöhen der Sauerstoffkonzentration im Abgas, um NOx freizusetzen und zu reduzieren, das in dem NOx-Absorptionskatalysator 7 absorbiert worden war, wenn der Verbrennungsmotor 1 in einem Magerzustand betrieben worden ist.
  • Die Verarbeitungsroutine, die in Fig. 2 gezeigt ist, wird wiederholt ausgeführt bei jedem vorbestimmten Zyklus, (beispielsweise alle 10 ms als vorbestimmtem Zyklus) und dem vorbestimmten Kurbelwinkel (alle 180° als Kurbelwinkel).
  • In Fig. 2 werden zuerst die Signale von den verschiedenen Sensoren gelesen (Schritt S101) und basierend auf den verschiedenen Sensorsignalen, die am Schritt S101 gelesen werden, wird eine Einström-NOx-Menge (QNOxIN), die in den NOx-Absorptionskatalysator 7 einströmt, geschätzt (Schritt SiO2).
  • In diesem Fall schließen Beispiele von Verfahren zum Schätzen/Berechnen der Einström-NOx-Menge (QNOxIN) ein Verfahren des Kompensierens der Datenwerte ein, die von einem mehrdimensionalen Kennfeld gelesen worden sind, in dem die Betriebszustände (z. B. Motordrehzahl, Motorlast etc.) des Verbrennungsmotors 1 als Parameter des Kennfeldes verwendet werden unter Verwendung eines Abgas-Luft- /Kraftstoffverhältnisses A/F (Air-zu-Fuel bzw. Luft/Kraftstoff).
  • Als nächstes wird basierend auf den verschiedenen Sensorsignalen, die bei Schritt S101 gelesen worden sind, und der Nox-Menge (SUMQNOx, wie oben beschrieben), die geschätzt worden ist als innerhalb des NOx-Absorptionskatalysators 7 und ähnlichem absorbiert, die momentane NOx-Menge (QNOxST) geschätzt, die durch den NOx-Absorptionskatalysator 7 verarbeitbar ist (Schritt S103).
  • Beachte, dass die Schätzberechnungsverarbeitung zum Erhalten der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) unten detaillierter beschrieben wird unter Bezugnahme auf Flussdiagramme in Fig. 3 und 4.
  • Als nächstes wird die Einström-NOx-Menge (QNOxIN) in den NOx- Absorptionskatalysator 7 und die verarbeitbare NOx-Menge in dem NOx-Absorptionskatalysator 7, die in Schritt S102 und Schritt S. 103 geschätzt worden sind, miteinander verglichen zum Bestimmen, ob oder nicht QNOxIN > QNOxST (Schritt S104).
  • Mit anderen Worten, bei Schritt S104 wird zum Freigeben/zur Reduktion des in dem NOx-Absorptionskatalysator 7 angesammelten NOx ein Bestimmungsschritt ausgeführt zum Bestimmen, ob oder nicht das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf "fett" zu schalten ist (d. h., ob oder nicht eine NOx- Abführsteuerung auszuführen ist).
  • Speziell wird in Schritt S104 in einem Fall, in dem bestimmt worden ist, dass die Einström-NOx-Menge (QNOxIN) größer als die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) ist (d. h., wenn JA gilt), das bedeutet, dass wenn der Magerbetrieb fortgesetzt wird, dann ein Teil der Einström-NOx-Menge (QNOxIN) nicht durch den NOx-Absorptionskatalysator 7 verarbeitet wird und in die Atmosphäre freigesetzt wird.
  • Daher wird in dem Fall, in dem QNOxIN > QNOxST gilt, die NOx- Abführsteuerung (Schritte 5105 bis 5107) ausgeführt und das in dem NOx-Absorptionskatalysator 7 bis zu diesem Punkt absorbierte NOx wird freigesetzt und reduziert.
  • Auf der anderen Seite wird bei Schritt S104, wenn bestimmt worden ist, dass QNOxIN QNOxST ist (d. h., wenn NEIN gilt), das bedeutet, dass selbst wenn der Magerbetrieb unverändert fortgesetzt wird, die Einström-NOx-Menge (QNOxIN)in den NOx- Absorptionskatalysator 7 ausreichend verarbeitet werden kann.
  • Daher wird in dem Fall, wenn QNOxIN QNOxST gilt, der Magerbetrieb des Verbrennungsmotors 1 fortgesetzt und die Einström-NOx-Menge (QNOxIN) dieser Zeit wird addiert zu der NOx-Menge (SUMQNOx), die geschätzt worden ist als absorbiert in dem NOx-Absorptionskatalysator 7 und die Summe (SUMQNOx + QNOxIN) wird als neues SUMQNOx gespeichert (Schritt S108).
  • Entsprechend wird die als in dem NOx-Absorptionskatalysator 7 absorbiert geschätzte NOx-Menge aktualisiert und berechnet und die Verarbeitungsroutine in Fig. 2 endet.
  • Auf der anderen Seite wird bei der NOx- Abführsteuerverarbeitung bei den Schritten 5105 bis 5107 zuerst der Motor im voreingestellten fetten Luft-/Kraftstoff- Betriebszustand betrieben und die Emission und die Reduktion des NOx, das in dem NOx-Absorptionskatalysator 7 absorbiert worden ist, werden simultan ausgeführt (Schritt S105).
  • Als nächstes wird eine Bestimmung, ob die NOx-Abführsteuerung geendet hat, durchgeführt (Schritt S106), eine Bestimmung, ob das in dem. NOx-Absorptionskatalysator 7 absorbierte NOx ausreichend freigesetzt worden ist, wird durchgeführt, und eine Bestimmung, ob oder nicht die NOx-Abführsteuerung fortgesetzt werden sollte, wird durchgeführt.
  • Speziell werden die als während des Magerbetriebs des Verbrennungsmotors 1 absorbiert geschätzte NOx-Menge (SUMQNOx) und die während der NOx-Abführsteuerung bereitgestellten Reduktionsmittelmengen (HC- und CO-Mengen) miteinander verglichen und wenn sie stöchiometrisch äquivalent zueinander sind, wird bestimmt, dass das NOx innerhalb des NOx-Absorptionskatalysators ausreichend freigegeben und reduziert worden ist.
  • Bei Schritt S106 wird, wenn bestimmt worden ist, dass die NOx-Abführsteuerung geendet hat (d. h., wenn JA gilt), die schätzte Absorptions-NOx-Menge (SUMQNOx) zurückgesetzt auf Null (Schritt S107) und die Verarbeitungsroutine in Fig. 2 endet.
  • Auf der anderen Seite, wenn bei Schritt S106 bestimmt wird, dass die NOx-Abführsteuerung noch nicht geendet hat (d. h., wenn NEIN gilt), wird der Schritt S107 übersprungen und die Verarbeitungsroutine in Fig. 2 endet unmittelbar.
  • Als nächstes werden die Betriebsabläufe der Schätzverarbeitung der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) im NOx-Absorptionskatalysator 7 beschrieben gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in Fig. 3.
  • Zuerst wird basierend auf dem Signal vom Abgastemperatursensor 9, das bei Schritt S101 in Fig. 2 gelesen worden ist, eine Temperatur (TCAT) des NOx- Absorptionskatalysators 7 geschätzt (Schritt S201).
  • Als nächstes wird der Kompensationskoeffizient der Maximal- NOx-Absorptionsmenge gemäß einem Grad von Verschlechterung des NOx-Absorptionskatalysators 7 ausgelesen und ein Verschlechterungsgrades Crekka des NOx- Absorptionskatalysators 7 wird geschätzt/berechnet (Schritt S202).
  • Zum Durchführen der Schätzung/Berechnung des Verschlechterungsgrades des NOx-Absorptionskatalysators 7 sind verschiedene, öffentlich bekannte Verfahren offenbart worden wie zum Beispiel in JP 2836522 B zu sehen ist. Diese öffentlich bekannten Verfahren könnten verwendet werden zum Schätzen des Verschlechterungsgrades.
  • Als nächstes werden die Katalysatortemperatur TCAT und der Verschlechterungskompensationskoeffizient Crekka, die bei den Schritten S201 und S202 erhalten worden sind, jeweils verwendet zum Berechnen der Maximal-NOx-Absorptionsmenge (QNOxMAX) des NOx-Absorptionskatalysators 7 (Schritt S203).
  • Speziell wird auf die Maximalabsorptionsmengen-Kennfelddaten Bezug genommen, die im Voraus entsprechend beispielsweise der Katalysatortemperaturen bestimmt worden sind. Dann wird die Maximalabsorptionsmenge, die von den Kennfelddaten erhalten worden ist, multipliziert mit dem Kompensationskoeffizienten (Crekka) entsprechend dem Verschlechterungsgrad, um hiermit die Maximal-NOx-Absorptionsmenge (QNOxMAX) zu berechnen.
  • Als nächstes wird Bezug genommen auf die Absorptions-NOx- Menge (SUMQNOx), die in der Verarbeitung in Fig. 2 geschätzt worden ist. Dann wird durch Berechnen des Verhältnisses der Absorptions-NOx-Menge (SUMQNOx) zur Maximal-NOx- Absorptionsmenge (QNOxMAX) (d. h., SUMQNOx/QNOxMAX) eine Absorptionsrate (P_fiOxST) berechnet (Schritt S204).
  • Daraufhin wird die Absorptionsrate P_NOxST verwendet zum Schätzen der momentan verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) pro Zeiteinheit (Schritt S205).
  • Speziell werden die Kennfelddaten unter Verwendung von Absorptionsraten P_NOxST als Parameter im Voraus vorbereitet und auf diese Kennfelddaten wird Bezug genommen, um hierdurch die momentan verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) zu schätzen.
  • Ferner ist es möglich, als ein Verfahren zum Schätzen der NOx-Menge (QNOxST), die von dem NOx-Absorptionskatalysator 7 verarbeitet werden kann, das in dem Flussdiagramm der Fig. 4 gezeigte Verfahren zu verwenden.
  • In der Verarbeitungsroutine in Fig. 4 sind oben beschriebene Schritte S204 und S205 (siehe Fig. 3) modifiziert zu Schritten S304 bzw. S305.
  • Speziell wird bei Schritt S304 statt des Erhaltens der Absorptionsrate P_NOxST bei Schritt S204 in Fig. 3 die Absorptions-NOx-Menge (SUMQNOx) von der Maximal-NOx- Absorptionsmenge (QNOxMAX) subtrahiert, um hierdurch die verbleibende Kapazität (R_NOxST) des NOx- Absorptionskatalysators 7 zu erhalten.
  • Ferner wird bei Schritt S305 auf Kennfelddaten unter Bezugnahme auf die verbleibende verarbeitbare Kapazität (R_NOxST) als Parameter des Kennfeldes Bezug genommen zum Schätzen der momentan verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST). Durch Ausführen der Verarbeitung wie in Fig. 3 oder Fig. 4 ist es möglich, die NOx-Menge (QNOxST) zu schätzen, die vom NOx-Absorptionskatalysator 7 verarbeitbar ist.
  • Daher kann die Zeitabstimmung zum Ausführen der NOx- Abführsteuerung bestimmt werden entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs mit der Einström-NOx-Menge (QNOxIN), die in den NOx-Absorptionskatalysator 7 eintritt (siehe Schritt S104 in Fig. 2).
  • Als ein Ergebnis wird es möglich, einen Magerbetriebsbereich sicherzustellen zum Aufrechterhalten von gutem Kraftstoffverbrauch während guter Abgasreinigung.
  • Ferner kann die Zeitabstimmung zum Reduzieren der Sauerstoffkonzentration im durch den NOx- Absorptionskatalysator 7 fließenden Abgas modifiziert werden entsprechend dem Verschlechterungsgrad des NOx- Absorptionskatalysators 7. Daher ist es selbst in dem Fall, in dem der NOx-Absorptionskatalysator 7 verschlechtert worden ist möglich, die Verschlechterung des Abgases zu steuern während des Sicherstellens einer ausreichenden Magerbetriebslaufzeit.
    • Ausführungsform 2
  • Beachte, dass im Vergleichs-/Bestimmungsschritt 5104 in der obigen Ausführungsform 1 nur die relativen Größen der Einström-NOx-Menge (QNOxIN) und der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) verglichen worden sind. Jedoch ist es auch möglich, zu bestimmen, ob oder nicht die Einström-NOx-Menge (QNOxIN) um eine Menge gleich oder größer als dem vorbestimmten Wert größer ist als die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST).
  • Hernach wird ein Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben, in dem ein vorbestimmter Wert zum Durchführen des Vergleichens/Bestimmens eingestellt worden ist, unter Bezugnahme: auf das Flussdiagramm in Fig. 5.
  • In dem nachstehend beschriebenen Fall ist der Systemaufbau derselbe, wie oben beschrieben (siehe Fig. 1), so dass seine Beschreibung weggelassen wird.
  • In dem Flussdiagramm in Fig. 5 ist nur ein Abschnitt des oben erwähnten (Fig. 2) Flussdiagramms geändert worden. Gemeinsame Verarbeitungsschritte sind mit denselben Symbolen gekennzeichnet wie oben beschrieben und die detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Fig. 5 unterscheidet sich von Fig. 2 nur dahingehend, dass der Bestimmungsschritt S104, in dem bestimmt wird, ob oder nicht das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf "fettes" Verhältnis umgeschaltet werden soll (d. h., ob oder nicht die NOx- Abführsteuerung auszuführen ist) in den Schritt S404 geändert ist und die Schritte S408 und S409 bezüglich des Absorptions- NOx-Mengen-Aktualisierungsschrittes S108 (SUMQNOx- Aktualisierung) hinzugefügt sind.
  • In Fig. 5 werden, wie oben beschrieben, zuerst bei Schritt SiO2 und S103 die Einström-NOx-Menge (QNOxIN) und die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) geschätzt/berechnet.
  • Als nächstes werden zum Bestimmen, ob oder nicht das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis umzuschalten ist auf fett zum Freigeben/zur Reduktion des in dem NOx- Absorptionskatalysators 7 angesammelten NOx (d. h., ob oder nicht NOx-Abführsteuerung durchgeführt werden soll), die geschätzte Einström-NOx-Menge (QNOxIN) und die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) miteinander verglichen und dann wird bestimmt, ob oder nicht eine Abweichung zwischen den beiden (d. h., QNOxIN - QNOxST) größer ist als der vorbestimmte Wert (Schritt S404).
  • In Schritt. S404 wird, wenn bestimmt worden ist, dass (QNOxIN - QNOxST) > vorbestimmter Wert (d. h., wenn JA gilt), denn das ist der Zustand, in dem der Magerbetrieb unverändert fortgesetzt wird, das ohne ausreichende Verarbeitung in die Atmosphäre freigesetzte NOx erhöht. Demnach geht die Verarbeitung zu Schritt S105 und die NOx-Abführsteuerung wird ausgeführt und das in dem NOx-Absorptionskatalysator 7 bis zu diesem Zeitpunkt absorbierte NOx wird freigesetzt, um dadurch die Reinigung durchzuführen.
  • Andererseits, wenn in Schritt S404 bestimmt worden ist, dass (QNOxIN - QNOxST) ≤ vorbestimmter Wert gilt (d. h., NEIN gilt), denn dies ist ein Zustand, in dem, selbst wenn der Magerbetrieb fortgesetzt wird wie er ist, die in den NOx- Absorptionskatalysator 7 eindringende Einström-NOx-Menge ausreichend verarbeitet werden kann. Daher wird der Magerbetrieb fortgesetzt.
  • In diesem Fall wird zuerst die Berechnung der NOx-Menge (SUFIQNOx), die geschätzt wird als in dem NOx- Absorptionskatalysator 7 absorbiert, durchgeführt und die Einström-NOx-Menge (QNOxIN), die in den NOx- Absorptionskatalysator 7 einströmt und die vom NOx- Absorptionskatalysator 7 verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) werden miteinander verglichen zum Bestimmen, ob oder nicht QNOxIN > QNOxST gilt (Schritt S408).
  • Bei Schritt S408 wird, wenn bestimmt wird, dass QNOxIN > QNOxST gilt (d. h., wenn JA gilt), die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) hinzugefügt zur Absorptions-NOx-Meige (SUMQNOx) (Schritt S409) und die Verarbeitungsroutine in Fig. 5 endet. Dies zeigt an, dass der NOx-Absorptionskatalysator 7 nicht die gesamte Einström-NOx-Menge (QNOxIN) absorbieren kann und dass nur die verarbeitbare NOx-Menge (QNOxST) absorbiert wird und dass der Rest stromabwärts austritt.
  • Jedoch ist bei Schritt S404 bereits bestätigt worden, dass die Differenz zwischen der Einström-NOx-Menge (QNOxIN) und der verarbeitbaren NOx-Menge (QNOxST) gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Daher ist das Abgas nicht signifikant verschlechtert.
  • Andererseits geht bei Schritt S408, wenn bestimmt worden ist, dass QNOxIN QNOxST gilt (d. h., wenn NEIN gilt), die Prozedur weiter zu Schritt S108 oben, wo die Einström-NOx- Menge (QNOxIN) hinzugefügt wird zur Absorptions-NOx-Menge (SUMQNOx) und dann endet die Verarbeitungsroutine in Fig. 5.
  • Dies zeigt an, dass der NOx-Absorptionskatalysator in der Lage ist, die gesamte Einström-NOx-Menge (QNOxST) zu absorbieren und dass kein NOx in Stromabwärtsrichtung austritt.
  • Gemäß der oben erwähnten Verarbeitung kann, wie oben beschrieben, während des Unterdrückens der Verschlechterung des Abgases der Magerbetriebsbereich sichergestellt werden an einer maximalen Grenze. Demnach können sowohl die Abgasleistungsfähigkeit als auch die Kraftstoffleistungsfähigkeit aufrechterhalten werden.
  • Beachte, dass der oben erwähnte, bei Schritt S404 verwendete vorbestimmte Wert beispielsweise aus den Kennfelddaten ausgelesen werden kann entsprechend der Motordrehzahl und der Motorlast, um hierdurch den optimalen Wert für jeden Betriebsbereich einzustellen, so dass eine bessere Wirkung erwartet werden kann.
  • Ferner wird es durch Einstellen des vorbestimmten Wertes auf "0" möglich, einen ähnlichen Verarbeitungsbetrieb durchzuführen, wie den oben beschriebenen der Ausführungsform 1.
  • Ferner wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform 2 der Abgastemperatursensor 9 zum Messen der Abgastemperatur verwendet, die Katalysatortemperatur wurde geschätzt aus der Abgastemperatur und der Maximal-NOx-Absorptionsbetrag (QNOxMAX) wurde basierend auf der geschätzten Katalysatortemperatur berechnet. Jedoch kann die Auspufftemperatur auch geschätzt werden beispielsweise aus den Kennfelddaten entsprechend der Motordrehzahl und der Motorlast.
  • Ferner braucht nicht erwähnt zu werden, dass dieselbe Wirkung erhalten werden kann durch direktes Auslesen des Maximal-NOx- Absorptionsbetrages (QNOxMAX) aus den Kennfelddaten entsprechend der Motordrehzahl und der Motorlast.

Claims (11)

1. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren zum Ändern einer Sauerstoffkonzentration im Abgas, das in einen NOx-Absorptionskatalysator (7) fließt, der innerhalb eines Abgasweges eines Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist, den NOx-Absorptionskatalysator (7) das NOx unter einer ersten Sauerstoffkonzentrationsbedingung absorbieren lassend, in der die Sauerstoffkonzentration im Abgas überhöht wird und Freisetzen und gleichzeitige Reduktion des NOx aus dem NOx-Absorptionskatalysator (7) unter einer zweiten Sauerstoffkonzentrationsbedingung, in der die Sauerstoffkonzentration im Abgas abfällt, wobei das Abgasreinigungsverfahren einschließt:
Einen ersten Schritt, um unter der ersten Sauerstoffkonzentrationsbedingung eine einfließende NOx- Menge zu berechnen, die in den NOx- Absorptionskatalysator (7) pro Zeiteinheit einfließt und eine verarbeitbare NOx-Menge, die von dem NOx- Absorptionskatalysator (7) pro Zeiteinheit verarbeitet werden kann;
einen zweiten Schritt zum Vergleichen der einfließenden NOx-Menge und der verarbeitbaren NOx-Menge, berechnet im ersten Schritt; und
einen dritten Schritt zum Reduzieren der Sauerstoffkonzentration im Abgas, das in den NOx- Absorptionskatalysator (7) einfließt in einem Fall, in dem im zweiten Schritt bestimmt wurde, dass die einfließende NOx-Menge größer ist als die verarbeitbare NOx-Menge.
2. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach Anspruch 1, wobei im ersten Schritt die verarbeitbare NOx-Menge berechnet wird basierend auf einer innerhalb des NOx- Absorptionskatalysators (7) absorbierten NOx-Menge und einer Maximal-NOx-Absorptionsmenge, die in dem NOx- Absorptionskatalysator (7) absorbiert werden kann.
3. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach Anspruch 2, wobei im ersten Schritt die verarbeitbare NOx-Menge berechnet wird basierend auf einem Verhältnis zwischen der im NOx-Absorptionskatalysator (7) absorbierten NOx- Menge und der Maximal-NOx-Absorptionsmenge, die in dem NOx-Absorptionskatalysator (7) absorbiert werden kann.
4. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach Anspruch 2, wobei im ersten Schritt die verarbeitbare NOx-Menge berechnet wird basierend auf einer Differenz zwischen der im NOx-Absorptionskatalysator (7) absorbierten NOx- Menge und der Maximal-NOx-Absorptionsmenge, die in dem NOx-Absorptionskatalysator (7) absorbiert werden kann.
5. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei im ersten Schritt die kleinere von der berechneten Einström-NOx-Menge und der verarbeitbaren NOx-Menge integriert wird zum Schätzen der innerhalb des NOx-Absorptionskatalysators (7) absorbierten NOx-Menge.
6. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei im ersten Schritt die Maximal- NOx-Absorptionsmenge berechnet wird gemäß einer Temperatur des NOx-Absorptionskatalysators (7).
7. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Schritt einen Schritt des Schätzens eines Verschlechterungsgrades des NOx- Absorptionskatalysators (7) einschließt und des Berechnens der Maximal-NOx-Absorptionsmenge entsprechend dem geschätzten Verschlechterungsgrad.
8. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei beim zweiten Schritt, wenn die Einström-NOx-Menge um eine Menge gleich oder größer einem vorbestimmten Wert größer ist als die verarbeitbare NOx-Menge, bestimmt wird, dass die Einström-NOx-Menge größer ist als die verarbeitbar NOx- Menge.
9. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach Anspruch 8, wobei der vorbestimmte Wert Null ist.
10. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, der vorbestimmte Wert variabel eingestellt wird entsprechend einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors (1).
11. Verbrennungsmotorabgasreinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite Sauerstoffkonzentrationsbedingung eingestellt wird durch Umschalten des Verbrennungsmotors (1) von einer Magerbetriebsbedingung zu einer Fettbetriebsbedingung.
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