DE60024713T2

DE60024713T2 - Abgasreinigungsvorrichtung und Regler für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60024713T2
Application number: DE60024713T
Authority: DE
Inventors: Kenji Wako-shi Sugiura; Hiroshi Wako-shi Oono; Masahiro Wako-shi Sakanushi; Keiichi Wako-shi Yagisawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2020-04-29
Also published as: EP1059428B1; EP1059428A2; US6327849B1; EP1059428A3; DE60024713D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen inneren Verbrennungsmotor und eine Steuerung für einen inneren Verbrennungsmotor, wobei Stickoxyd (NOx) durch eine Reinigungsvorrichtung absorbiert wird, die für ein Abgassystem bereitgestellt ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wenn das Lufttreibstoffverhältnis des Lufttreibstoffgemisches, das einem inneren Verbrennungsmotor zugeführt wird, magerer eingestellt ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis und der Magerbetrieb ausgeführt wird, tendiert das Volumen von NOx, das abgegeben wird mit dem Abgas, sich zu vergrößern. Daher wird in einem sehr gut bekannten konventionellen Verfahren ein NOx Absorptionsmittel zum Absorbieren des NOx während eines Magerbetriebs für das Abgassystem eines inneren Verbrennungsmotors bereit gestellt und wie benötigt wird das absorbierte NOx durch Reduktion gereinigt (ZB japanisches Patent No. 2,586,739).
Das NOx Absorptionsmittel der NOx Reinigungsvorrichtung weist die folgenden Charakteristiken auf: wenn das Lufttreibstoffverhältnis so eingestellt ist, dass eine magere Mischung zugeführt wird, als die, die theoretisch richtig ist, und der Sauerstoffgehalt des Abgases verhältnismäßig hoch ist (das Abgas enthält einen hohen Prozentsatz von NOx; eine Bedingung, die hiernach als Magerabgasbedingung bezeichnet wird), wird das NOx absorbiert, während, wenn das Lufttreibstoffverhältnis so eingestellt ist, dass eine fettere Mischung als die theoretisch richtige zugeführt wird und der Sauerstoffgehalt des Abgases verhältnismäßig niedrig ist, (eine Bedingung, die hiernach als eine fette Abgasbedingung bezeichnet wird), wird NOx abgegeben. Die NOx Reinigungsvorrichtung ist so ausgelegt, dass das NOx, das während einer fetten Abgasbedingung durch das NOx Absorptionsmittel freigegeben wird, durch HC und CO reduziert wird und als Stickstoffgas abgegeben wird, während das HC und CO oxydiert werden und als Dampf und CO₂ abgegeben werden.
Da das NOx Absorptionsmittel der NOx Reinigungsvorrichtung nicht nur NOx, sondern auch SOx (Schwefeloxyd) absorbiert, findet in dem Absorptionsmittel ein gleichmäßiger Aufbau von Schwefel (S) statt, der in dem Treibstoff enthalten ist. Als ein Ergebnis davon ist ein Problem aufgetreten, weil die Schwefelverunreinigung drastisch die vorhandene Kapazität für die Absorption von NOx reduzieren kann (beispielsweise eine Absorptionskapazität von 80% kann auf ungefähr 20% reduziert werden). Da allerdings das durch das NOx Absorptionsmittel absorbierte SOx davon abgegeben werden kann, wenn das NOx Absorptionsmittel auf einer hohen Temperatur gehalten wird (600°C oder höher), kann das Volumen der SOx Verunreinigung durch Einstellen eines fetteren Lufttreibstoffverhältnisses reduziert werden. Die Temperatur des NOx Absorptionsmittel kann allerdings nur so auf eine Temperatur von 600°C oder höher angehoben werden (z.B. EP-A-0 858 837) wenn ein Hochlastbetrieb kontinuierlich über einen verhältnismäßig längeren Zeitraum durchgeführt wird. Daher ist der Betriebszustand, in der ein fetter Lufttreibstoffverhältnisbetrieb durchgeführt werden kann, um SOx zu entfernen, tatsächlich beschränkt, und SOx kann nicht befriedigend gereinigt werden.
Des Weiteren ist es bevorzugt, um das SOx abzugeben und zu reduzieren, dass die Temperatur des NOx Absorptionsmittel innerhalb eines kurzen Zeitabschnittes schnell erhöht werden kann. Es wurde bestätigt, dass, wenn das Lufttreibstoffverhältnis eines Lufttreibstoffgemisches, das einem Motor zugeführt werden soll, so angepasst wird, das es zuerst magerer und dann fetter als das stöchiometrisches Lufttreibstoffverhältnis ist, und wenn ein kurzer Zeitabschnitt beispielsweise von 3 Sekunden oder weniger für diese Variation vorgesehen wird, die Temperatur des NOx Absorptionsmittel schnell innerhalb eines kurzen Zeitabschnittes angehoben werden kann. Obwohl jedoch nur ein kurzer Intervall für die Variation des Lufttreibstoffverhältnisses benötigt wird, wird innerhalb dieses kurzen Intervalls auch eine Änderung des Ausgabedrehmoments des Motors beobachtet, die begleitet ist durch eine Verschlechterung der Betriebsleistung des Motors.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Abgasreinigungsvorrichtung für das Abgassystem eines inneren Verbrennungsmotors bereit gestellt, die aufweist: Ein Stickoxydreinigungsmittel zum Absorbieren des Stickoxyds in den Abgasen in einer mageren Abgasbedingung; Verschlechterungserkennungsmittel für das Erkennen der Verschlechterung des Stickoxydreinigungsmittels; Lufttreibstoffverhältnis Änderungsmittel zum Ändern des Lufttreibstoffverhältnisses der Lufttreibstoffmischung, die einem inneren Verbrennungsmotor zugeführt wird, wenn die Verschlechterung des Stickoxydreinigungsmittels durch das Verschlechterungserkennungsmittel während eines vorgegebenen Abschnittes, der auf drei Sekunden oder weniger festgelegt wurde, erkannt wurde, um abwechselnd magerer oder fetter als ein stöchiometrisches Lufttreibstoffverhältnis zu sein, wobei das Lufttreibstoffverhältnis, das fetter als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis ist, geändert wird, um geringer als 13 zu sein; und Verschlechterungswiederherstellungsmittel für das Durchführen einer Verschlechterungswiederherstellung, wenn die Temperatur des Stickoxydreinigungsmittels eine Verschlechterungswiederherstellungstemperatur übersteigt, die dem Betrieb des Lufttreibstoffverhältnisvariationsmittels folgt, in dem ein Lufttreibstoffverhältnis beibehalten wird, das fetter ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis für eine angemessene Verschlechterungswiederherstellungszeit.
Der vorgegebene „Intervall von drei Sekunden oder weniger" stellt einen hinreichenden Zeitabschnitt für die beeinflussende Erhöhung der Temperatur des Stickstoffreinigungsmittels dar. Besonders wenn der Treibstoffverbrauch während des Lufttreibstoffverhältnisänderungssteuerungsprozesses ein wichtiger Faktor ist, ist es bevorzugt, dass die vorgegebene Zeit (magere Zeit + fette Zeit)ist, wobei die „magere Zeit" zum Einstellen des Lufttreibstoffverhältnisses fetter als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis als ein Abschnitt von zwei Sekunden oder weniger definiert ist, und die „fette Zeit" zum Steuern des Lufttreibstoffverhältnisses, das fetter als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis ist, als die halbe magere Zeit oder kürzer definiert ist. Wenn das schnelle Anheben der Temperatur des Stickoxydreinigungsmittels während des Lufttreibstoffverhältnisvariationssteuerungsprozesses wichtiger ist, und besonders wenn ein Dreiwegekatalysator unmittelbar stromabwärts von dem Motor angeordnet ist und das Stickoxydreinigungsmittel stromabwärts von dem Dreiwegekatalysator angeordnet ist und ein wenig von dem Motor getrennt ist, ist es bevorzugt, dass im Wesentlichen das gleiche Intervall für die magere Zeit und die fette Zeit eingestellt wird.
Die „Verschlechterungswiederherstellungstemperatur" ist definiert als die im Wesentlichen geringste Temperatur, bei der SOx anfängt, von dem Stickoxyd Absorptionsmittel in dem Stickoxydreinigungsmittel abgegeben zu werden, oder ist definiert als eine Temperatur 50°C oder 100°C höher als die tiefste Temperatur, während die Tatsache berücksichtigt wird, dass die Temperatur reduziert wird, wenn der fette Lufttreibstoffbetrieb durch das Verschlechterungswiederherstellungsmittel eingeleitet wird. Des weiteren wird in Übereinstimmung mit dem Grad der Verschlechterung, der durch das Verschlechterungserkennungsmittel ermittelt wurde, d.h., in Übereinstimmung mit dem Volumen von SOx, das sich in dem Stickoxydreinigungsmittel zu der Zeit, an der die Verschlechterung festgestellt wurde, angesammelt hatte, das für die „Verschlechterungswiederherstellungszeit" eingestellte Intervall beispielsweise die Zeit ist, die benötigt wird, um die Reduktion von im Wesentlichen dem gesamten absorbierten SOx herbeizuführen.
Es ist bevorzugt, dass ein Temperaturermittlungsmittel bereitgestellt ist, um die Temperatur des Stickoxydreinigungsmittels genau festzustellen, und dass der ermittelte Wert verwendet wird, um festzustellen, ob die Temperatur des Stickoxydreinigungsmittels größer als die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur ist. Anstelle der Verwendung des Temperaturfeststellungsmittels, zum Feststellen, ob die Lufttreibstoffverhältnisvariationszeit des Lufttreibstoffverhältnisvariationsmittels die vorgegebene Temperaturerhöhungszeit überschreitet kann jedoch festgestellt werden, um zu bestätigen, ob die Temperatur des Stickoxydreinigungsmittels höher ist als die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur. In diesem Fall wurde ein Experiment für eine Mehrzahl von Vorrichtungen durchgeführt und die „vorgegebene Temperaturerhöhungszeit" wurde eingestellt in Übereinstimmung mit der tatsächlich benötigten Zeit, um die Verschlechterungswiederherstellungszeit zu erreichen.
Mit dieser Anordnung wird das Lufttreibstoffverhältnis der zugeführten Gasmischung an den Motor verändert, wenn die Verschlechterung des Stickoxydreinigungsmittels durch das Verschlechterungserkennungsmittel festgestellt wurde, bei einem Intervall, das gleich oder kürzer als die vorgegebene Zeit eingestellt wird, so dass es fetter oder magerer ist, als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis. Und wenn während des Lufttreibstoffverhältnisvariationssteuerungsprozesses die Temperatur des Stickoxydsreinigungsmittels erhöht wird bis sie die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur überschreitet, für den Zeitabschnitt, der für die Verschlechterungswiederherstellung zugewiesen wird, das Lufttreibstoffverhältnis fetter beibehalten wird, als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis. Daher kann die Temperatur des Stickoxydreinigungsmittels schnell angehoben werden zu der Verschlechterungswiederherstellungstemperatur, die zum SOx Entfernen benötigt wird, und das SOx, das durch das Stickoxydreinigungsmittel absorbiert wurde, kann effizient gereinigt werden. Als ein Resultat kann eine bevorzugte Abgascharakteristik für einen verlängerten Zeitabschnitt beibehalten werden.
In weiteren Ausführungsformen umfasst die Abgasreinigungsvorrichtung eine Steuerung für einen inneren Verbrennungsmotor, der mit dem Abgassystem eines inneren Verbrennungsmotors versehen ist, wobei die Steuerung aufweist: die Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, des weiteren aufweisend eine Steuerung für einen inneren Verbrennungsmotor, versehen mit dem Abgassystem eines inneren Verbrennungsmotor, wobei die Steuerung aufweist: Abgasrückflussmittel zum Rückführen von Abgasen zu einem Ansaugsystem; Abgasrückflusssteuermittel für ein Reduzieren des Volumen der Abgase während des Betriebes des Lufttreibstoffverhältnisvariationsmittels, die durch das Abgasrückflussmittel zurückgeführt werden; und Zündsteuerzeitsteuermittel für ein Verzögern der Zündsteuerzeiten, wenn das Lufttreibstoffverhältnis, das durch das Lufttreibstoffverhältnisvariationsmittel eingestellt wird, fetter ist, und zum Beschleunigen der Zündungszeiten, wenn das Lufttreibstoffverhältnis, das durch das Lufttreibstoffverhältnisvariationsmittel eingestellt ist, magerer ist.
Mit dieser Anordnung wird das Abgasrückflussvolumen reduziert, wenn das Lufttreibstoffverhältnis für ein kurzes Intervall variiert wird. Zusätzlich werden die Zündsteuerzeiten verzögert, wenn das Lufttreibstoffverhältnis fetter eingestellt ist, als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis und, wenn das Lufttreibstoffverhältnis magerer eingestellt ist, als das stöchiometrische Luftreibstoffverhältnis werden die Zündsteuerzeiten beschleunigt. Daher können die Veränderungen im Motorausgangsdrehmoment unterdrückt werden, auch wenn das Lufttreibstoffverhältnis durch Verzögern oder Beschleunigen der Zündsteuerzeiten geändert wird und andere Beeinflussung, wie eine Verspätung in der Reaktion durch das Abgasrückflussmittel, die hervorgerufen werden durch eine Verringerung im Abgasrückflussvolumen, können minimiert werden und ein bevorzugter Betrieb kann beibehalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen stellen dar:
1 zeigt ein Diagramm, das die Anordnung eines inneren Verbrennungsmotors und seine Steuerung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um einen Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten (KCMD) einzustellen;
3 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozesse zeigt, um einen spezifischen Betriebszustand und einen Betriebszustand der für die SOx-Entfernung angemessen ist, zu identifizieren;
4 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um das Volumen von SOx zu bestimmen, das ein NOx Absorptionsmittel absorbiert hat;
5 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozesse zeigt, um eine Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteu erung auszuführen;
6 zeigt einen Zeitgraphen zum Erklären des Prozesses in 5;
7 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um SOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde, zu entfernen;
8a und 8b zeigen Zeitgraphen zum Erklären der Temperaturerhöhungscharakteristik der NOx Reinigungsvorrichtung;
9 zeigt ein Diagramm zum Erklären des NOx Reinigungsverhältnisses, wenn die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteu erung ausgeführt wird;
10 zeigt ein Diagramm, das eine fette Zeit (TRICH) und das NOx Reinigungsverhältnis zeigt;
11 zeigt ein Diagramm, das eine magere Zeit (TLEAN) und das NOx Reinigungsverhältnis zeigt;
12 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozesse zeigt, für eine zweite Ausführungsform, um einen spezifischen Betriebszustand und einen Betriebszustand zu identifizieren, der ausreichend für die Reinigung von SOx ist;
13 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozesse für eine zweite Ausführungsform zeigt, um das SOx zu entfernen, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde;
14 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, für eine dritte Ausführungsform, um einen Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten (KCMD) festzulegen;
15 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, für eine dritte Ausführungsform, um einen Verschlechterungswiederherstellungsmodus für das NOx Absorptionsmittel festzulegen;
16 zeigt ein Flussdiagramm, das den durchgeführten Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationsproz ess zeigt; gemäß der dritten Ausführungsform;
17 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, für die dritte Ausführungsform, um SOx zu entfernen, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde;
18 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau zeigt, wobei ein Dreiwegekatalysator stromaufwärts von einer NOx Reinigungsvorrichtung angeordnet ist;
19a und 19b zeigen Graphen zum Erklären der Ergebnisse der Experimente, die zum Festelegen der Steuerparameterwerte durchgeführt wurden;
20a und 20b zeigen Zeitgraphen, die die Temperaturerhöhungscharakteristiken des NOx Absorptionsmittels und des Dreiwegekatalysators zeigen;
21 zeigt eine Darstellung, die Anordnung eines inneren Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und dessen Steuerung zeigt;
22 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Schritte zum Ermitteln eines Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten (KCND) zeigt;
23 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um einen Betriebszustand für die SOx Entfernung zu identifizieren;
24 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zum Festlegen des Volumens des SOx zeigt, das durch ein NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde;
25 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um eine Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteu erung auszuführen;
26 zeigt einen Zeitgraphen zum Erklären der Prozessschritte, durchgeführt in 25;
27 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um das SOx zu entfernen, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde;
28 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um die Zündungszeiten zu steuern; und
29 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um das Volumen des Abgasrückflusses zu steuern.
Detaillierte Beschreibung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
(1. Ausführungsform)
1 zeigt ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines inneren Verbrennungsmotor (danach bezeichnet als „Motor") beinhaltend eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer Steuerung dafür beinhaltet. Eine Drosselklappe 3 ist angeordnet entlang des Weges des Luftansaugrohres 2 des Vierzylindermotors 1. Die Drosselklappe 3 ist verbunden mit einem Sensor 4 für einen Drosselklappenstellwinkel (⌷TH) und ein elektrisches Signal, das die Einstellung der Drosselklappe 3 darstellt, wird durch den Sensor 4 an eine elektrische Steuereinheit 5 der Motorsteuerung (hiernach als „ECU" bezeichnet) geleitet.
Ein Treibstoffeinspritzventil 6 ist vorgesehen für jeden Zylinder zwischen dem Motor 1 und der Drosselklappe 3 und ein wenig stromaufwärts des Luftansaugventils (nicht dargestellt) des Luftansaugrohres 2. Jedes Treibstoffeinspritzventil 6 ist verbunden mit einer Treibstoffpumpe (nicht dargestellt) und ist elektrisch verbunden mit der ECU 5, so dass die Zeit, die benötigt wird, um das Treibstoffeinspritzventil 6 zu öffnen, in Übereinstimmung mit dem Signal von der ECU 5 gesteuert wird.
Ein Sensor 7 für den absoluten inneren Druck (PBA) innerhalb des Luftansaugrohres ist unmittelbar stromabwärts von der Drosselklappe 3 angeordnet. Ein absolutes Drucksignal wird durch den absoluten Drucksensor 7 in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches an die ECU 5 übertragen wird. Ein Sensor 8 für die Temperatur der angesaugten Luft (TA) ermittelt eine Ansauglufttemperatur TA, der stromabwärts von dem Sensor 7 angeordnet ist, und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal an die ECU 5 aus.
Ein Sensor 9 für die Motorwassertemperatur (TW), der an dem Hauptkörper des Motors 1 befestigt ist, besteht aus einem Thermistor. Der Sensor 10 ermittelt eine Motorwassertemperatur (Kühlwassertemperatur) TW und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal an die ECU 5.
Ein Sensor 10 für die Motorumdrehung (NE) und ein Sensor 11 für die Zylinderidentifikation (CYL) sind in der Umgebung der Nockenwelle und der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 1 angeordnet. Betreffend den oberen mittleren Todpunkt (TDC), an dem jeder Zylinder des Motors 1 seinen Ansaugtakt beginnt, gibt der Motorumdrehungssensor 10 ein TDC Signalimpuls bei einem Kurbelwinkel (jeder Kurbelwinkel von 180° für den Vierzylindermotor) aus, der kleiner ist als ein vorgegebener Kurbelwinkel. Der Zylinderidentifikationssensor 11 gibt einen Zylinderidentifikationssignalimpuls bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel für einen spezifischen Zylinder aus und jeder Signalimpuls wird an die ECU 5 übertragen.
Eine NOx Reinigungsvorrichtung 16, die ein Stickoxydreinigungsmittel ist, ist entlang dem Abgasrohr 12 angeordnet. Die NOx Reinigungsvorrichtung 16 beinhaltet ein NOx Absorptionsmittel zum Absorbieren von NOx und einen Katalysator zum Verbessern der Oxidation und der Reduktion.
Das NOx Absorptionsmittel kann okklusionsartig oder adsorptionsartig sein. Der erste Absorptionstyp absorbiert das NOx in einer Magerabgasbedingung, in der das Lufttreibstoffverhältnis der Luftmischung, die dem Motor 1 zugeführt werden soll, magerer eingestellt ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis und die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ist verhältnismäßig hoch (viel NOx ist enthalten), während das Absorptionsmittel NOx abgibt, das während einer fetten Abgasbedingung absorbiert wurde, wobei das Lufttreibstoffverhältnis der Mischung, die dem Motor 1 zugeführt werden soll, so eingestellt ist, dass es gleich oder überschreitend dem stöchiometrischen Lufttreibstoffverhältnis ist und die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verhältnismäßig gering ist. Das zweite Absorptionsmittel absorbiert NOx in einer mageren Abgasbedingung und reduziert NOx in der fetten Abgasbedingung. Die NOx Reinigungsvorrichtung 16 ist so ausgelegt, dass in einer mageren Abgasbedingung das NOx Absorptionsmittel NOx absorbiert und in einer fetten Abgasbedingung das NOx Absorptionsmittel NOx frei setzt, das reduziert wurde durch HC und CO und als Stickstoffgas abgegeben wird, während gleichzeitig das CO oxidiert und als Dampf und Kohlendioxyd abgegeben wird. Bariumoxyd (BAO) ist beispielsweise als ein NOx Absorptionsmittel der Okklusionsart im Einsatz, während Natrium (Na) und Titan (Ti) oder Strontium (Sr) und Titan (Ti) als ein NOx Absorptionsmittel der absorbierenden Art eingesetzt werden. Ein Edelmetall wie Rhodium (Rh), Palladium (Pd) oder Platin (Pt) wird als ein Katalysator für die Okklusionsart oder für die Adsorptionsart angewendet.
Die NOx Reinigungsvorrichtung 16 beinhaltet das NOx Absorptionsmittel. Wie später beschrieben wird, führt die NOx Reinigungsvorrichtung 16 die Steuerung des Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationsprozesses durch, bei dem das Lufttreibstoffverhältnis der Lufttreibstoffmischung, die dem Motor 1 zugeführt wird, innerhalb einer vergleichsweise kurzen Periode variiert wird, bei einer spezifischen Motorbetriebsbedingung. Daher kann das NOx effizient reduziert werden, hauptsächlich unter Verwendung des Katalysators, ohne dass das NOx durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wird.
Wenn die Absorption des NOx fortgesetzt wird bis die Absorptionskapazität des NOx Absorptionsmittel, d.h. das maximale NOx Absorptionsvolumen, erreicht ist und kein weiteres NOx absorbiert werden kann, wird wie benötigt ein fetteres Lufttreibstoffverhältnis eingestellt, d.h. eine Reduktion, ein fetter Betrieb wird durchgeführt, um das NOx für die Reduktion abzugeben.
Ein Katalysatortemperatursensor 17 ist vorgesehen für die NOx Reinigungsvorrichtung, um eine Temperatur TCAT (hiernach als Katalysatortemperatur bezeichnet) zu ermitteln, und das Ermittlungssignal an die ECU 5 zu übermitteln. Die Katalysatortemperatur TCAT gibt die Temperatur des NOx Absorptionsmittel und des Katalysators wieder.
Ein linearer Lufttreibstoffverhältnissensor 14 (hiernach als ein „LAF Sensor" bezeichnet), ist stromaufwärts von der NOx Reinigungsvorrichtung angeordnet. Der LAF Sensor 14 gibt an die ECU 5 ein elektrisches Signal, das im Wesentlichen proportional zu dem Sauerstoffgehalt (Lufttreibstoffverhältnis) des Abgases ist.
Des weiteren ist die ECU 5, die auf dem Motor 1 angeordnet ist, verbunden mit einem Geschwindigkeitssensor 25, der als ein Geschwindigkeitsermittlungsmittel zum Feststellen der Laufgeschwindigkeit (Autogeschwindigkeit) VCAR eines Fahrzeuges dient, das durch den Motor 1 angetrieben ist, und der ein Ermittlungssignal an die ECU 5 übermittelt.
Der Motor 1 weist einen Ventilsteuerzeitschaltmechanismus 30 auf, der abwechselnd die Ventilsteuerzeiten für das Lufteinlassventil und das Luftauslassventil auf zwei Ebenen einstellt: eine schnelle Ventilsteuerzeit, die angemessen ist für einen schnell rotierenden Bereich des Motors und eine langsame Ventilsteuerzeit, die angemessen ist für einen langsam rotierenden Bereich. Das Schalten der Ventilsteuerzeit beinhaltet das Schalten der durch die Ventile zurückgelegten Distanz. Wenn des Weiteren die langsame Ventilsteuerzeit ausgewählt ist, wird eins der zwei Ventile angehalten, um eine stabile Verbrennung zu gewährleisten, auch wenn das Lufttreibstoffverhältnis geringer ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis.
Der Ventilsteuerzeitschaltmechanismus 30 verbindet hydraulischen Druck, um die Ventilsteuerzeiten zu schalten. Ein magnetgesteuertes Ventil und ein Hydrauliksensor für das Schalten sind verbunden mit der ECU 5. Das Ermittlungssignal wird abgegeben durch den hydraulischen Sensor und an die ECU 5 übertragen, welche dann das magnetgesteuerte Ventil steuert, wenn auf eine Ventilsteuerzeit, die in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motor 1 ist, geschaltet wird.
Die ECU 5 beinhaltet: einen Ausgabeschaltkreis 5a, der zum Formen der Wellenform eines Signals dient, das von jedem Sensor empfangen wird, zum Korrigieren und Einstellen der Spannung auf einen vorgegebenen Wert und zum Umwandeln eines analogen Signalwertes in einen digitalen Signalwert; eine Hauptprozessoreinheit (hiernach als „CPU" bezeichnet) 5b; eine Speichereinheit 5c zum Speichern von verschiedenen Betriebsprogrammen, die durch die CPU 5b ausgeführt werden; eine Tabelle und eine Karte, die für die Programme verwendet werden und Ergebnisse, die durch die CPU 5b erreicht werden; und einen Ausgabeschaltkreis 5d zum Übertragen eines Antriebssignals an das Treibstoffeinspritzventil 6.
Basierend auf den zuvor beschriebenen Motorparametersignalen ermittelt die CPU 5b den Bestand der verschiedenen Motorbetriebszustände und, in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Motorbetriebszustand, wendet die Formel (1) an, um eine Treibstoffeinspritzzeit TOUT für das Treibstoffeinspritzventil 6 zu berechnen, welches in Übereinstimmung mit dem TDC Signalimpuls geöffnet wird. TOUT = TI × KCMD × KLAF × K1 + K2, (1)
In dieser Gleichung bezeichnet TI die Grundtreibstoffeinspritzzeit für das Treibstoffeinspritzventil 6 und ist bestimmt durch Absuchen der TI-Karte, die in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE eingestellt ist und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr. Die TI-Karte ist so eingestellt, dass das Lufttreibstoffverhältnis einer Mischung, die an einen Motor geliefert wird, im Wesentlichen gleich zu dem stöchiometrischen Luft-Treibstoffverhältnis in einem Betriebszustand ist, der mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten inneren Druck im PBA Luftansaugrohr übereinstimmt.
KCMD bezeichnet einen Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten und ist eingestellt in Übereinstimmung mit den Motorparametern wie den Motorumdrehungen NE, den absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr und der Motorwassertemperatur TW. Da der Ziellufttreibstoffkoeffizient KCMD proportional zu der Reziproken der Lufttreibstoffverhältnisse A/F, d.h. dem Lufttreibstoffverhältnis F/A, ist und einen Wert von 1,0 bei dem stöchiometrischen Lufttreibstoffverhältnis aufweist, ist der Koeffizient KCMD auch Zielgleichheitsverhältnis genannt.
KLAF bezeichnet einen Lufttreibstoffverhältniskompensationskoeffizienten, der unter PID-Steuerung berechnet wird, so dass das Gleichheitsverhältnis KACT, welches erhalten wird von einem Ermittlungswert, bereitgestellt durch den LAF Sensor 14, mit dem Zielgleichheitsverhältnis KCMD übereinstimmt.
K1 und K2 bezeichnen einen weiteren Kompensationskoeffizienten und eine Kompensationsvariable, die in Übereinstimmung mit verschiedenen Motorparametersignalen erhalten werden, und die als festgesetzte Werte bestimmt werden, so dass verschiedene Charakteristiken, wie die Treibstoffcharakteristiken und die Motorbeschleunigungscharakteristiken, übereinstimmend mit dem Motorbetriebszustand optimiert sind.
Basierend auf die zuvor erhaltenen Treibstoffeinspritzzeit TOUT überträgt die CPU 5b ein Antriebssignal zum Öffnen des Treibstoffeinspritzventils 6 an das Treibstoffeinspritzventil 6 über die Ausgabeschaltung 5d.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das die durchgeführten Prozessschritte zeigt, um den Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten KCMD, der in der Gleichung (1) verwendet wird, zu berechnen. Die Prozessschritte werden konstant jedes Mal durch die CPU 5b durchgeführt.
Bei Schritt S11 wird eine Überprüfung durchgeführt, um festzustellen, ob ein magerer Betrieb ausgeführt wird, d.h. ob der Wert KCMDB des Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten KCMD, welcher unter normaler Steuerung bei Schritt S19 gespeichert wird und was später beschrieben wird, kleiner ist als 1,0. Wenn KCMDB gleich oder größer als 1,0 ist und ein magerer Betrieb nicht gegenwärtig durchgeführt wird, geht die Programmsteuerung zu Schritt S17 und die Zeit TRR (z.B. 1 bis 2 Sekunden) für die Reduktion, den fetten Betrieb ist eingestellt für einen Countdown Timer tmRR, auf welchen später bei Schritt S21 Bezug genommen werden wird, und der Timer wird gestartet. Diesem folgend wird der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD unter normaler Steuerung eingestellt, d.h. in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand (Schritt S18). Der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD wird im Wesentlichen berechnet unter Verwendung der Motorumdrehungen NE und des absoluten inneren Druckes PBA im Luftansaugrohr und wird zu einem Wert in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand verändert, wenn die Motorwassertemperatur TW gering ist, oder wenn eine vorgegebene hohe Last aufgelegt wird. Der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD, der an Schritt S18 erhalten wurde, wird als der Wert KCMDB (Schritt S19) gespeichert und der Prozess wird danach beendet.
Wenn bei Schritt S11 KCMDB > 1,0 ist und ein magerer Betrieb durchgeführt wird, wird eine Prüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob eine SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx durch die durchgeführten Prozesse in 3 „1" beträgt, was einen Motorbetriebszustand anzeigt (hiernach als SOx Entfernungsbetriebszustand bezeichnet), wobei die Abgasflussrate des Motors 1 hoch ist und die Katalysatortemperatur TCAT hoch genug ist (600° C oder größer), um SOx zu entfernen (Schritt S12). Wenn FHLSOx = 1 und der Motor 1 sich in dem SOx Entfernungsbetriebszustand befindet, wird ein fettes Lufttreibstoffverhältnis eingestellt und der SOx Entfernungsprozess (7) wird eingeleitet (Schritt S24).
Wenn bei Schritt 12 FHLSOx = 0 ist, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob eine spezifische Betriebszustandsmarkierung FHL in den durchgeführten Prozessen in 3 „1" beträgt, was den Motorbetriebszustand (hiernach als „spezifischer" Betriebszustand bezeichnet) bezeichnet, wobei die Abgasflussrate des Motor 1 hoch ist und die Katalysatortemperatur TCAT auch hoch ist (Schritt S13). Wenn FHLS = 1 ist und der Motor 1 in dem spezifischen Betriebszustand ist, wird der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess begonnen (Schritt S23). Wenn auf der anderen Seite FHL = 0 und der Motor 1 sich in einem Betriebszustand befindet, anders als der spezifische Betriebszustand, wird der Prozess bei S14 und die folgenden Schritte durchgeführt, bei denen, wenn verglichen mit dem Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess, der Intervall für die Lufttreibstoffverhältnisvariation verlängert wird. Der SOx Entfernungsbetriebszustand stimmt mit einem Betriebszustand überein, in dem die Katalysatortemperatur TCAT besonders hoch während eines spezifischen Betriebes ist und ist eine Art von spezifischem Betriebszustand.
Bei Schritt S14 wird ein Erhöhungswert ADDNOx, der bei Schritt S15 verwendet wird, in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr festgelegt. Der Erhöhungswert ADDNOx ist ein Parameter, der mit dem Volumen des NOx übereinstimmt, das in dem Abgas jeder Betriebsstunde während des mageren Betriebes abgegeben wird. Der Wert ADDNOx wird erhöht in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Motorumdrehungen NE und des absoluten inneren Druckes PBA im Luftansaugrohr.
Bei Schritt S15 wird der Erhöhungswert ADDNOx, der bei Schritt S14 festgelegt wurde, verwendet, um den NOx Zähler CNOx zu erhöhen. Als ein Ergebnis wird ein Zählwert erhalten, der mit dem Volumen des NOx übereinstimmt, das im Abgas abgegeben wurde, d.h. das Volumen des NOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde. CNOx = CNOx + ADDNOx
Bei Schritt S16 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des NOx Zähler CNOx einen zulässigen Wert CNOxREF überschreitet. Wenn der Zählwert nicht den zulässigen Wert CNOxREF überschreitet (NO), schreitet das Steuerprogramm fort zu Schritt S17 und der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD wird unter normalen Steuerbedingungen eingestellt, d.h. dem Motorbetriebszustand. Der zulässige Wert CNOxREF wird eingestellt als ein übereinstimmender Wert zu dem NOx Volumen, das ein wenig kleiner ist, als die maximale NOx Absorptionskapazität des NOx Absorptionsmittels oder mit einer Zugabe eingestellt wird auf einen Wert, der mit der Hälfte der maximalen Absorptionskapazität des NOx übereinstimmt.
Wenn bei Schritt 16 der Wert des Zählers CNOx den zulässigen Wert CNOxREF übersteigt, wird der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD auf einen vorgegebenen fetten Wert KCMDRI eingestellt, der mit einem Lufttreibstoffverhältnis von 14 übereinstimmt und eine Reduktion, ein fetter Betrieb wird ausgeführt (Schritt S20). Eine Prüfung wird dann durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des Timers tmRR „0" beträgt (Schritt S21). Wenn der Wert des Timers tmRR größer als „0" ist, wird der Prozess unmittelbar beendet, aber wenn tmRR gleich „0" ist, wird der Wert, der durch den NOx Zähler CNOx gehalten wird, zurückgesetzt (Schritt S22). Da von der Zeit an die Entscheidung an Schritt S16 negativ ist (NO), wird die Scheuerung des Betriebs zu normal gewechselt.
In dem Prozess in 2 wird eine kontinuierliche Magerbetriebszeit in dem mageren Prozess, ermöglichter Zustand mit FHL = 0, anders als der spezifische Betriebszustand, d.h. die Zeit, die benötigt wird für den Wert von dem NOx Zähler CNOx sich von 0 zu dem zulässigen Wert CNOxREF zu bewegen, variiert in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand, aber beträgt ungefähr 8 bis 30 Sekunden. Daher wird in dem Betriebszustand anders als der spezifische Betriebszustand der Lufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess so durchgeführt, um den kontinuierlichen mageren Betriebszeit von 3 bis 30 Sekunden festzusetzen und die Reduktionszeit, fette Betriebszeit (= TRR) von 1 auf 2 Sekunden festzusetzen.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betriebszustandsidentifizierungsprozess zum Einstellen der SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx und der Markierung des spezifischen Betriebszustandes FHL festsetzt, die bei den Schritten S12 und S13 in 2 überprüft wurden. Dieser Prozess wird konstant jedes Mal durch die CPU 5b durchgeführt.
Zuerst wird eine Prüfung durchgeführt, um festzulegen, ob die Geschwindigkeit VCAR höher ist als die vorgegebene Geschwindigkeit SVCAR (z.B. 60 km/h)(Schritt S31). Wenn VCAR > SVCAR, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzusetzen, ob die Motorumdrehungen NE größer als die vorgegebenen Umdrehungen SNE (z.B. 1800 UPM) (Schritt S32) sind. Wenn NE > SNE, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der absolute innere Druck PBA im Luftansaugrohr größer ist als der vorgegebene Druck SPBA (z.B. 360 mmHg) (Schritt S33). Wenn die Entscheidung an einem der Schritte S31 bis S33 negativ ist (NO), werden die spezifische Betriebszustandsmarkierung FHL und die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx auf „0" eingestellt (Schritt S39). Der Prozess wird danach beendet.
Wenn alle Entscheidungen an den Schritten S31 bis S33 positiv (YES) sind, wird eine Prüfung durchgeführt, um zu prüfen, ob die Verschlechterungsmarkierung FDSOx „1" beträgt, was anzeigt, dass das Volumen des SOx, was während dem Prozess durchgeführt in 4 bestimmt wird, und was durch das NOx Absorptionsmittel des NOx Reinigungsvorrichtung 16 absorbiert wurde, einen zulässigen Wert überschritten hat, d.h. ob die Verschlechterung der NOx Reinigungsvorrichtung 16 eingetreten ist (Schritt S34). Wenn FDSOx = 0 und das SOx Volumen nicht den zulässigen Wert überschreitet, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Katalysatortemperatur TCAT höher ist als eine vorgegebene Temperatur STCAT1 (z.B. 500°C) (Schritt S35). Wenn TCAT > STCAT1 und der Motor 1 in einem spezifischen Betriebszustand ist, wobei die Abgasflussrate hoch ist und die Katalysatortemperatur TCAT auch hoch ist, wird die spezifische Betriebsmarkierung FHL auf „1" gesetzt und die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx wird auf „0" gesetzt (Schritt S38) und der Prozess wird danach beendet. Wenn jedoch TCAT kleiner STCAT1 ist, schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S39 fort.
Wenn bei Schritt S34 FDSOx = 1 und die Verschlechterung der NOx Reinigungsvorrichtung 16 aufgetreten ist, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Katalysatortemperatur TCAT höher ist als die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2 (z.B. 600°C), die höher ist als die vorgegebene Temperatur STCAT1 (Schritt S36). Die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2 ist die Temperatur, bei der begonnen wird, SOx von dem NOx Absorptionsmittel abzugeben, d.h. im Wesentlichen die niedrigste Temperatur, bei der das NOx Absorptionsmittel SOx abgeben kann. Wenn bei Schritt S36 TCAT ≤ STCAT2 ist, schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S38, um die Katalysatortemperatur TCAT schnell zu erhöhen. An Schritt S38 wird die spezifische Betriebszustandsmarkierung FHL auf „1" gesetzt, und der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess (Schritt S23 in 2) wird durchgeführt und die Erhöhung der Katalysatortemperatur TCAT wird beschleunigt.
Wenn bei Schritt S36 TCAT > STCAT2 ist, wird angenommen, dass der Betriebszustand einer zum Entfernen von SOx ist und die beiden spezifischen Betriebszustandsmarkierungen FHL und die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx werden auf „1" gesetzt (Schritt S37). Der Prozess wird danach beendet.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozess für das Bestimmen des Volumens des SOx durchführt, das durch das NOx Absorptionsmittel der NOx Reinigungsvorrichtung 16 absorbiert wurde. Dieser Prozess wird konstant jedes Mal durch die CPU 5b durchgeführt.
Zuerst wird ein Erhöhungswert ADDSOx, der bei Schritt S53 verwendet wird, festgelegt in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE und den absoluten inneren Druck PBA des Luftansaugrohres (Schritt S52). Der Erhöhungswert ADDSOx ist ein Parameter, der mit dem Volumen des SOx korrespondiert, das während jeder Betriebsstunde während eines mageren Betriebes abgegeben wird. Der Wert ADDSOx wird erhöht in Übereinstimmung mit Erhöhungen in den Motordrehzahlen und den absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr. Da das Volumen des SOx, das jede Betriebsstunde abgegeben wird, im Wesentlichen kleiner als das Volumen des NOx im Abgas ist, ist der Erhöhungswert ADDSOx kleiner als der Erhöhungswert ADDNOx, welches mit dem Volumen des NOx im Abgas übereinstimmt.
Bei Schritt S53 wird der Erhöhungswert ADDSOx, der bei Schritt S52 festgelegt wurde, angewendet, um den SOx Zähler CSOx zu erhöhen. Als ein Ergebnis wird der Zielwert, der mit dem abgegebenen SOx Volumen übereinstimmt, d.h. dem Volumen von SOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde, erhalten. CSOx = CSOx + ADDSOx
Daran nachfolgend bei Schritt S57 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzulegen, ob der Wert des SOx Zählers CSOx einen zulässigen CSOxREF übersteigt. Wenn CSOx ≤ CSOxREF wird die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „0" gesetzt (Schritt S55). Wenn CSOx > CSOxREF ist, wird die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" gesetzt (Schritt S56). Der zulässige CSOxREF wird festgesetzt, beispielsweise, auf einen Wert, der übereinstimmt mit einer Bedingung, bei der die Absorptionskapazität der NOx Absorptionsmittel auf ungefähr ½ reduziert ist, von dem eines brandneuen Produktes.
In dem Prozess in 4, wenn das Volumen des SOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert ist, den zulässigen Wert übersteigt, wird die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" gesetzt. Als ein Ergebnis springt die Programmsteuerung von Schritt S34 zu S36. Wenn die Katalysatortemperatur TCAT gering ist (TCAT ≤ STCAT2) wird die Erhöhung der Temperatur des NOx Absorptionsmittels beschleunigt durch Durchführen der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariation (Schritt S38 und Schritte S13 und S23 in 2). Wenn TCAT > STCAT2 ist, wird der SOx Entfernungsprozess eingeleitet (Schritt S37 und Schritte S12 und S24 in 2).
5 zeigt ein Flussdiagramm, das die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung, die bei Schritt S22 in 2 ausgeführt wird, zeigt.
Bei Schritt S41 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die spezifische Betriebszustandsmarkierung FHL auf „1" festgesetzt wurde, während des vorherigen Prozesses, durchgeführt in 2. Wenn FHL = 0 ist, wird eine magere Zeit TLEAN (z.B. eine Sekunde) eingestellt für den Countdownzähler tmLEAN, der die kontinuierliche magere Operationszeit zählt und der Countdownzähler tmLEAN wird gestartet (Schritt S42). Dann wird eine fette Zeit TRICH (z.B. 0,2 Sekunden) eingestellt für einen Countdownzähler tmRICH, der die kontinuierliche fette Betriebszeit zählt, und der Countdownzähler tmRICH wird gestartet (Schritt S43). Danach folgend wird der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD auf einen vorgegebenen mageren Wert KCMDL eingestellt, der mit einem Lufttreibstoffverhältnis von ungefähr 22 übereinstimmt (Schritt S44). Der Prozess wird danach beendet.
Da von jetzt an die Entscheidung bei Schritt S41 zustimmend (YES) ist, schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S45, bei dem eine Prüfung durchgeführt wird, um festzustellen, ob der Wert des Zählers tmLEAN „0" ist. Da ursprünglich tmLEAN > 0 war, wechselt die Programmsteuerung zum Schritt S43 und der magere Betrieb wird fortgesetzt. Wenn tmLEAN = 0 bei Schritt S45 ist, wird bei Schritt S46 eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des Zählers tmRICH „0" ist. Da ursprünglich tmRICH > 0 war, wird das Ziellufttreibstoffverhältnis KCMD auf einen vorgegebenen fetten Wert KCMDR2 eingestellt, der mit einem Lufttreibstoffverhältnis von ungefähr 11 übereinstimmt (Schritt S47). Der Prozess wird danach beendet. Der Prozess bei Schritt S41 und den Schritten S45, S46 und S47 wird wiederholt bis tmRICH = 0 ist, während die Durchführung des fetten Betriebes fortgesetzt wird. Dann, wenn tmRICH = 0 ist, kehrt die Programmsteuerung von Schritt S46 zu S42 zurück.
Durch den in 5 durchgeführten Prozess, wird der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess, wie dargestellt in 6, durchgeführt, wobei der magere Betrieb für die Magerzeit TLEAN und der fette Betrieb für die fette Zeit TRICH wiederholt werden.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das den SOx Entfernungsprozess, durchgeführt an Schritt S27 in 2, zeigt.
Bei Schritt S61 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob eine SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx auf „1" festgesetzt wurde, während des vorhergehenden Prozesses in 2. Wenn FHLSOx = 0, d.h. wenn der Zustand FHLSOx = 0 zu dem Zustand FHLSOx = 1 gewechselt wird, wird eine Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx (z.B. 8 Minuten) für einen Countdownzähler tmRSOx eingestellt, der die Zeit für den kontinuierlichen fetten Betrieb zum SOx Entfernen (Schritt S62) zählt. Die Programmsteuerung schreitet dann zu Schritt S63 fort. Die nächste Prozesszeit bringt die Programmsteuerung von Schritt S61 zu Schritt S63.
Bei Schritt S63 wird der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD auf einen voreingestellten SOx Reduktionsfettwert KCMDR3 eingestellt, der mit einem Lufttreibstoffverhältnis von ungefähr 11 übereinstimmt. Dann wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert der Zeit tmRSOx „0" beträgt (Schritt S64). Wenn tmRSOx > 0 ist, wird der Prozess beendet. Wenn tmRSOx = 0 ist, wird der SOx Zähler CSOx zurückgesetzt, die Verschlechterungsmarkierung FDSOx wird auf „0" gesetzt (Schritt S65) und der Prozess wird danach beendet. Wenn jedoch der Prozess bei Schritt S65 durchgeführt wird, wird die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx wieder auf „0" gesetzt (Schritte S34, 35 und 38 in 3) und der SOx Entfernungsprozess wird beendet.
8a und 8b zeigen Diagramme, die Beispielstemperaturerhöhungscharakteristiken für die Katalysatortemperatur TCAT zeigen, wenn der Lufttreibstoffverhältnisvariationssteuerungsprozess zu einer Zeit t0 gestartet wird. Kurve L6 in 8a stimmt mit einem Fall überein, in dem der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess (eine magere Zeit von 1 Sekunde und eine fette Zeit von 0,26 Sekunden) durchgeführt wird. Kurve L7 stimmt mit einem Fall überein, bei dem der Langintervalllufttreibsstoffverhältnisvariationssteuerprozess (eine magere Zeit von 10 Sekunden und eine fette Zeit von 2 Sekunden) durchgeführt wird. Wie aus diesem Graphen sichtbar ist, wird die Erhöhung der Katalysatortemperatur TCAT bei der Verwendung des Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozesse s in einer kürzeren Zeit beendet werden, als wenn der Langintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess angewendet wird. Daher ist der Variationssteuerungsprozess ein effektiver Weg, SOx zu entfernen, wenn die Schwefelverunreinigung des NOx Absorptionsmittels aufgetreten ist. Das bedeutet, dass SOx, das durch den NOx Absorptionsmittel absorbiert worden ist, einfach durch die Verwendung des Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozesse s gereinigt werden kann, da die Abgabe von SOx, das durch den NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde, einfacher beeinflusst werden kann, während die Temperatur des NOx Absorptionsmittels sich erhöht.
8b zeigt einen Graphen, der die Temperaturerhöhungscharakteristik zeigt, die erreicht wird, wenn das Lufttreibstoffverhältnis im fetten Betrieb geändert wird, während der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess angewendet wird.
Kurve L6, die dieselbe wie die Kurve L6 in 8a ist, bezeichnet die Charakteristik, wenn das fette Lufttreibstoffverhältnis 11 ist, die Kurve L8, L9 und L10 geben die Charakteristiken wieder, wenn das fette Lufttreibstoffverhältnis 12, 13 und 14,5 entsprechend ist. Entsprechend zu diesen Charakteristiken kann die Temperaturerhöhung des NOx Absorptionsmittels beschleunigt werden, wenn das fette Lufttreibstoffverhältnis klein ist(ein fetteres Lufttreibstoffverhältnis wird eingestellt), und die Temperaturerhöhung des NOx Absorptionsmittels kann beschleunigt werden und die Temperatur kann in dem normalen Zustand erhöht werden. Da bei dem fetten Lufttreibstoffverhältnis von 13 die Katalysatortemperatur TCAT die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2 (ungefähr 600°) erreicht, bei der SOx abgegeben wird, muss das fette Lufttreibstoffverhältnis geringer sein als 13 und beträgt bevorzugter Weise ungefähr 11.
Wenn, wie zuvor beschrieben, in dieser Ausführungsform der Wert des SOx Zählers CSOx, der mit dem Volumen des SOx übereinstimmt, dass in dem NOx Absorptionsmittel in 4 absorbiert ist, den zulässigen Wert CSOxREF überschreitet, wird die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" gesetzt, und der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess in 5 wird eingeleitet, um die Erhöhung der Temperatur für das NOx Absorptionsmittel zu beschleunigen. Wenn in dem spezifischen Betriebszustand die Katalysatortemperatur TCAT, d.h. die Temperatur des NOx Absorptionsmittel, die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2 überschreitet, wird der SOx Entfernungsprozess in 4 durchgeführt. Für die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx wird das Lufttreibstoffverhältnis fetter beibehalten als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis (KCMD = KCMDR3) und SOx wird von dem NOx Absorptionsmittel gereinigt. Da in dieser Ausführungsform der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess eingeführt wird, kann die Temperatur des NOx des Absorptionsmittels schnell erhöht werden, bis sie hoch genug ist, SOx abzugeben und die Entfernung von SOx kann effizient und zufriedenstellend durchgeführt werden. Als ein Ergebnis kann eine bevorzugte Abgascharakteristik beibehalten werden für eine verlängerte Zeitperiode.
Jetzt wird eine Erklärung gegeben, während auf die 9 und 10 zugenommen wird, für eine NOx Reinigungsrate, die erreicht wird, durch Anwenden des Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozesse s. 9 zeigt einen Graphen, der die NOx Reinigungsrate in einem Betriebszustand zeigt, bei dem die Katalysatortemperatur TCAT eine hohe Temperatur oberhalb 570° C ist, und wobei eine hohe Last auf dem Motor 1 angewendet wird, d.h. im spezifischen Betriebszustand. Die horizontale Achse repräsentiert das Lufttreibstoffverhältnis AFR während eines fetten Betriebes, der mit dem vorgegebenen fetten Wert KCMDRI oder KCMDR2 übereinstimmt. Kurve L1 gibt die Charakteristik wieder, die erhalten wird, wenn die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung durchgeführt wird, und Kurve L2 repräsentiert die Charakteristik, die erhalten wird, wenn die Langintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung, (die mit dem konventionellen Wechsel zwischen einem mageren Betrieb und einer Reduktion, einem fetten Betrieb übereinstimmt, zum Wechseln zwischen einer Magerbetriebszeit von 10 Sekunden und einer fetten Betriebszeit von 2 Sekunden, ausgeführt wird, während das NOx Absorptionsmittel nicht mit Schwefel verunreinig ist. Wie aus diesem Graphen offensichtlich ist, wenn in dem spezifischen Betriebszustand ein Vergleich mit dem konventionellen Langintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess durchgeführt wird, kann eine höhere NOx Reinigungsrate erreicht werden durch Ausführen der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung. Wenn zusätzlich das NOx Absorptionsmittel mit Schwefel verunreinigt ist, tritt eine beachtliche Verschlechterung der Charakteristik der Kurve L2 auf, aber die Charakteristik der Kurve L1 kann erreicht werden, ohne die Verwendung der NOx Absorptions-/Abgabefunktion für das NOx Absorptionsmittel zu benötigen. Da die Charakteristik der Kurve L1 nicht nachteilig beeinflusst ist, obwohl das NOx Absorptionsmittel verunreinigt ist, kann eine hohe NOx Reinigungsrate beibehalten werden.
10 zeigt einen Graphen, der das NOx Reinigungsverhältnis zeigt, wenn die magere Zeit TLEAN auf eine Sekunde festgesetzt ist und die fette TRICH verändert wird. Die Linien L3, L4 und L5 korrespondieren mit dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr, wenn PBA = 600 mmHg, 460 mmHg und 310 mmHg ist. Da offensichtlich ist, dass die Motorlast vergrößert wird (die Abgasflussrate wird erhöht) bedeutet dies, dass die NOx Reinigungsrate für die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung auch erhöht wird, und dass die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung besonders effektiv ist in einem Hochlastbetriebszustand.
Wenn daher die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung durchgeführt wird im Hochlastbetriebszustand, wobei die Abgasflussrate hoch ist, und wenn eine herkömmliche Reduzierung, ein fetter Betriebe, d.h. die Langintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung, durchgeführt wird in einem Niederlastbetriebszustand, wobei der Abgasflussrate gering ist, kann eine hohe NOx Reinigungsrate erreicht werden über einen weiten Bereich der Motorbetriebszustände. Des Weiteren kann die Schwefelverunreinigung in einem Hochlastbetriebszustand beseitigt werden.
Um die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung auszüführen, wird der Bereich zur Einstellung der mageren Zeit TLEAN und der fetten Zeit TRICH diskutiert.
11 zeigt einen Graphen, der das NOx Reinigungsverhältnis zeigt, wenn die fette Zeit TRICH eingestellt ist auf 0,26 Sekunden und die magere Zeit TLEAN geändert wird. Es ist offensichtlich in Übereinstimmung mit der Verkürzung der mageren Zeit TLEAN, dass die NOx Reinigungsrate, die erreicht wird, ansteigt. Um eine NOx Rate von 50% oder höher zu erreichen, muss die magere Zeit TLEAN gleich oder kürzer als 2 Sekunden eingestellt werden.
Obwohl aus 11 nicht offensichtlich ist, ist es hinreichend für die untere Grenze der mageren Zeit TLEAN auf ungefähr 0,5 Sekunden eingestellt zu sein. Dieses ist so, weil, wenn die magere Zeit TLEAN reduziert wird, die fette Zeit TRICH auch reduziert werden muss, um eine zufriedenstellende Treibverbrauchsrate bereitzustellen, wenn aber die magere Zeit TLEAN kürzer ist als 0,5 Sekunden, ist es schwierig, die fette Zeit TRICH zu reduzieren und eine zufriedenstellende Treibstoffverbrauchsrate kann nicht erreicht werden.
Daher ist es bevorzugt, dass die Einstellung für die magere Zeit TLEAN zwischen 0,5 und 2 Sekunden liegt.
Es ist bevorzugt, dass bei einem Maximum die fette Zeit TRICH gleich oder kleiner als die Hälfte der mageren Zeit TLEAN eingestellt wird. Wenn die fette Zeit TRICH länger als die Hälfte der mageren Zeit TLEAN ist, wird der Treibstoffverbrauch während des mageren Betriebes nur geringfügig verbessert, und es ist nicht sehr unterschiedlich als das, das während eines stöchiometrischen Betriebs erreicht wird, für den ein Lufttreibstoffverhältnis eingestellt ist, unter Verwendung des Dreiwegekatalysators, der nahezu der selbe wie das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis ist.
Wenn die fette Zeit TRICH reduziert wird, während die magere Zeit TLEAN konstant bleibt, wird das NOx Reinigungsverhältnis reduziert, wie dargestellt in 10. In diesem Beispiel müssen, um ein NOx Reinigungsverhältnis von 50% zu erzielen, PBA = 460 mmHg (Kurve L4) und die fette Zeit TRICH gleich oder länger als 0,15 Sekunden (= TLEAN (1 Sekunde)/6,7) sein. Das bedeutet, dass die untere Grenze der fetten Zeit TRICH festgesetzt wird in Übereinstimmung mit der Spanne zum Einstellen des spezifischen Betriebszustandes und in Übereinstimmung mit dem NOx Zielreinigungsverhältnis und es ist schwierig, eine untere Grenze gleichförmig festzulegen.
Unter der Annahme, dass das NOx Zielreinigungsverhältnis gleich oder höher als 40% ist, und der voreingestellte Druck SPBA zum Festlegen mit spezifischen Betriebszustandes 460 mmHg beträgt, ist die untere Grenze der fetten Zeit TRICH 0,1 Sekunde, d.h. TLEAN/10.
(Zweite Ausführungsform)
In einer zweiten Ausführungsform, bei der die Katalysatortemperatur TCAT die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2, bevor die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" gesetzt wurde, überschreitet, wird die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx in Übereinstimmung mit dem Grad der Verschlechterung der NOx Reinigungsvorrichtung 16 eingestellt, d.h. der Wert des SOx Zählers CSOx und die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx werden für das Lufttreibstoffverhältnis im fetten Betrieb für die Reduzierung von SOx angewendet.
In dieser Ausführungsform wird der Betriebszustandsidentifizierungsprozess in 12 anstelle des Betriebszustandesidentifizierungsprozesses in 3 durchgeführt und anstelle des SOx Entfernungsprozesses in 7 wird der SOx Entfernungsprozess in 13 durch die CPU 5b durchgeführt. Diese Ausführungsform ist die selbe wie die erste Ausführungsform, außer dass die Prozesse in 12 und 13 anstelle der Prozesse in 3 und 7 durchgeführt werden.
Für den Betriebszustandsidentifizierungsprozess in 12 wird in Schritt S36 in 3 anstelle von Schritt S34 verwendet und Schritt S40 wird hinzugefügt zwischen den Schritten S36 und S37. Die anderen Schritte in diesem Prozess sind dieselben wie die bei dem Prozess in 3.
Wenn Entscheidungen an den Schritten S31 bis S33 zustimmend sind (YES) wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Katalysatortemperatur TCAT höher ist als die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2 (Schritt S36). Wenn TCAT > SCAT2, wechselt die Programmsteuerung von Zuschritt S40 und wenn TCAT ≤ STCAT2 ist, schreitet die Programmsteuerung vor zu Schritt S35.
Bei Schritt S40 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des SOx Zählers CSOx größer ist als der untere Grenzwert CSOxL. Wenn CSOx ≤ CSOxL, wechselt die Programmsteuerung zu Schritt S38, wobei die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx auf „0" gesetzt wird, um den SOx Entfernungsprozess zu verhindern. Wenn CSOx > CSOxL ist, schreitet die Programmsteuerung fort zu Schritt S37, bei dem die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx auf „1" gesetzt wird, um den SOx Entfernungsprozess einzuleiten.
Da die Katalysatortemperatur TCAT höher ist als die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2, wenn der SOx Entfernungsprozess beendet wurde, wird Schritt S40 durchgeführt, um den SOx Entfernungsprozess am Starten wiederum zu hindern. Der untere Grenzwert CSOxL wird eingestellt, beispielsweise auf 1/10 des zulässigen Wertes CSOxREF.
Generell wird in dem Prozess in 12, wenn die Entscheidungen an den Schritten S31 bis S33 zustimmend sind (YES), und wenn die Katalysatortemperatur TCAT die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2 überschreitet, die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx auf „1" gesetzt, unabhängig von der Einstellung für die Verschlechterungsmarkierung FDSOx, und der SOx Entfernungsprozess wird durchgeführt. So lange jedoch der Wert; des SOx Zählers CSOx gleich oder kleiner als der untere Grenzwert CSOxL ist, wird der SOx Entfernungsprozess nicht durchgeführt, auch wenn die Entscheidungen an den Schritten S31 bis S33 zustimmend (YES) sind.
Der SOx Entfernungsprozess in 13 ist derselbe wie der Prozess in 7, außer dass der Schritt S66 zwischen den Schritten S61 und S62 in 7 hinzugefügt wird.
Unmittelbar nachdem die SOx Entfernungsmarkierung FHLSOx von „0" auf „1" geändert wurde, wird zuerst die Zeiteinstellung für die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx in Übereinstimmung mit dem Wert, der durch den SOx Zähler CSOx (Schritt S66) dargestellt wird, eingestellt. Die Zeiteinteilung für die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx wird verlängert in Übereinstimmung mit jeder Erhöhung um den Wert, der durch den SOx Zähler CSOx gehalten wird.
An Schritt S62 wird die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx bei Schritt S66 verwendet, während die Zeiteinteilung für den Countdownzähler tmRSOx verwendet wird, welcher dann gestartet wird.
In dem Prozess in 13 wird das fette Lufttreibstoffverhältnis für die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx beibehalten, welche übereinstimmen muss mit dem Grad der Verschlechterung der NOx Reinigungsvorrichtung 16, d.h. dem Wert, der durch den SOx Zähler CSOx gehalten wird, der mit dem Volumen des absorbierten SOx durch die SOx Reinigungsvorrichtung 16 übereinstimmt, und der SOx Entfernungsprozess wird durchgeführt.
Wie zuvor in dieser Ausführungsform beschrieben, wird die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung ausgeführt in dem spezifischen Betriebszustand des Motors 1, und die Erhöhung der Temperatur des NOx Absorptionsmittels wird beschleunig. Wenn die Abgasflussrate hoch ist (Entscheidungen bei Schritt S31 bis S33 in 12 sind zustimmend (YES)), und die Katalysatortemperatur TCAT höher ist als die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2, so wird die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx in Übereinstimmung mit dem Grad der Verschlechterung der NOx Reinigungsvorrichtung 16 festgesetzt, d.h. der Wert, der durch den NOx Zähler CSOx gehalten wird, und das Lufttreibstoffverhältnis für die Reduzierung des SOx wird durchgeführt für die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx. Daher kann das durch das NOx Absorptionsmittel absorbierte SOx effizient gereinigt werden und eine bevorzugte Abgascharakteristik kann beibehalten werden für eine verlängerte Zeitperiode.
(Dritte Ausführungsform)
In einer dritten Ausführungsform wird eine Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung für eine vorgegebene Temperaturerhöhungszeit TSR ausgeführt, wenn die Schwefelverunreinigung auf dem NOx Absorptionsmittel fortgeschritten ist und der Wert, der durch den SOx Zähler CSOx dargestellt wird, den zulässigen Wert CSOxREF erreicht, und der SOx Entfernungsprozess dann eingeleitet wird.
Speziell in dieser Ausführungsform wird der SOx Entfernungsprozess durchgeführt, während angenommen wird, dass die Katalysatortemperatur TCAT durch das Ausführen der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung für die vorgegebene Temperaturerhöhungszeit TSR die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur STCAT2 erreicht hat. Die Zeit, die benötigt wird, um die Katalysatortemperatur TCAT durch die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariation zu erhöhen und die Temperatur zu erreichen, die für die SOx Entfernung als angemessen angesehen wird, und die vorgegebene Temperaturerhöhungszeit TSR wird in Übereinstimmung mit der Zeit eingestellt, die erreicht wird (auf den Durchschnittswert + Zielabweichung × 3 beispielsweise).
In dieser Ausführungsform führt die CPU 5b den KCMD Berechnungsprozess in 14, den Betriebszustandsidentifizierungsprozess in 15, die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung in 16 und den SOx Entfernungsprozess in 17 anstelle des KCMD Berechnungsprozesses in 2, dem Betriebszustandidentifizierungsprozess in 3, der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung in 5 und der SOx Entfernungsprozess in 7 durch. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die erste Ausführungsform, außer dass die Prozesse in den 14–17 durchgeführt werden, anstelle der Prozesse in den 2, 3, 5 und 7.
14 zeigt ein Flussdiagramm, das den KCMD Berechnungsprozess in dieser Ausführungsform zeigt. Die Schritte S81 und S84 bis S92 in 14 sind dieselben wie die Schritte S11 und S14 bis S22 in 2 entsprechend.
Bei Schritt S71 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE, die beim Schritt S15 eingestellt wurde, „1" beträgt, welches den Verschlechterungswiederherstellungsmodus für den NOx Absorptionsmittel anzeigt. Wenn FSRCMODE = 0, wird die vorgegebene Temperaturerhöhungszeit TSR (z.B. 60 Sekunden) verwendet, um die Zeiteinstellung für den Countdownzähler tmSR einzustellen, der die Zeit für das Ausführen der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung misst und der Zähler tmSR wird gestartet (Schritt S72). Eine „0" wird für die SOx Entfernungsausführungsmarkierung FSCATOK eingestellt, was anzeigt, als „1", dass der SOx Entfernungsprozess durchgeführt wird (Schritt S73). Der Prozess an Schritt S81 und die folgenden Schritte werden durchgeführt; Wenn FSRCMODE = 1 bei Schritt S71 ist, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des Zählers tmSR „0" ist (Schritt S74). Wenn tmSR > 0 ist, schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S75, wobei die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung ausgeführt wird.
Wenn tmSR = 0 ist, wird angenommen, dass die Katalysatortemperatur TCAT auf eine Temperatur angehoben wurde, die für die Reinigung von SOx ausreichend ist, und die SOx Entfernungsausführungsmarkierung FSCATOK wird auf „1" gesetzt (Schritt S76). Der SOx Entfernungsprozess wird dann eingeleitet (Schritt S77).
15 zeigt ein Flussdiagramm, das dem Motorbetriebszustandsidentifizierungsprozess für das Einstellen der Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE zeigt, in dem Bezug genommen wird auf Schritt S71 in 14. In diesem Prozess werden die Schritte S40 und S41 anstelle der Schritte S35 bis S39 für den Motorbetriebszustandidentifizierungsprozess in 3 verwendet. Das bedeutet, dass in diesem Prozess, wenn die Entscheidungen an den Schritten S31 bis S34 zustimmend sind (YES), d.h. wenn die Abgasflussrate hoch ist und die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" gesetzt wurde, die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „1" gesetzt wird, und wenn die Entscheidung in Schritten S31 bis S34 negativ (NO) ist, die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „0" gesetzt wird. Wenn die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „1" gesetzt wurde, wird der Prozess bei Schritt S74 und den folgenden Schritten in 2, d.h. der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationsprozess, und der SOx Entfernungsprozess, durchgeführt und das SOx, das in dem NOx Absorptionsmittel aufgesammelt ist, gereinigt.
16 zeigt ein Flussdiagramm, das die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung an Schritt S75 in 14. zeigt. Für diesen Prozess wird der Schritt S41 in 5 mit dem Schritt S48 ausgetauscht und die zusätzlichen Schritte S49 und S50 werden eingesetzt. Für die übrigen Teile ist dieser Prozess derselbe wie in 5.
Diese Ausführungsform wird, da die Ausführungsbedingung für den Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE = 1 ist, bei Schritt S48 die spezifische Betriebszustandsmarkierung FHL bei Schritt S41 in 5 durch die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE ausgetauscht.
Bei Schritt S48 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die vorherige Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE „1" beträgt. Wenn FSRCMODE = 0, d.h. wenn die Markierung FSRCMODE gerade von „0" nach „1" gewechselt wurde, schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S42, und das nächste mal wird von Schritt S48 zu S45 gewechselt.
Bei Schritt S49 wird der vorgegebene magere Wert KCMDL in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung NE und den absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr bestimmt. Bei Schritt S44 wird der vorgegebene magere Wert KCMDL, der an Schritt S49 bestimmt wurde, verwendet, um den Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD festzusetzen. An Schritt S50 wird der vorgegebene fette Wert KCMDR2 bestimmt in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr und an Schritt S47 der vorgegebene fette Wert KCMDR2, der an Schritt S50 bestimmt wurde, verwendet, um den Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD zu bestimmen.
Durch den Prozess in 16 wie dem Prozess in 5 wird der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess durchgeführt und auch in dieser Ausführungsform der vorgegebene magere Wert KCMDL und der vorgegebene fette Wert KCMDR2 werden in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand festgesetzt, so dass in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand ein optimales Lufttreibstoffverhältnis bestimmt werden kann.
17 zeigt ein Flussdiagramm, das den SOx Entfernungsprozess an Schritt S77 in 14 zeigt. Für diesen Prozess, wird der Schritt S61 in 7 durch Schritt S101 ausgetauscht und die zusätzlichen Schritt S102 und S103 eingesetzt. Für die anderen Teile ist dieser Prozess der gleiche wie der Prozess in 7.
An Schritt S101 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die vorherige SOx Entfernungsausführungsmarkierung FSCATOK = „1" ist. Wenn FSCATOK = 0, d.h. wenn die SOx Entfernungsausführungsmarkierung FSCATOK gerade von „0" nach „1" gewechselt wurde, wird die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx verwendet, um die Zeiteinteilung für den Zähler tmRSOx festzusetzen, welcher dann gestartet wird (Schritt S62). Das nächste Mal springt die Programmsteuerung von Schritt S101 zu Schritt S102.
An Schritt S102 wird der vorgegebene SOx Reduzierungsfettwert KCMDR3 festgelegt in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung NE und den absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr.
Dann wird der vorgegebene fette Wert KCMDR3 verwendet, um den Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD (Schritt S63) zu verwenden. Wenn der Timer tmRSOx > 0, wird der Prozess unmittelbar beendet und wenn tmRSOx = 0, werden der Zähler CSOx und die Verschlechterungsmarkierung FDSOx zurückgesetzt (Schritt S65). Zusätzlich wird die SOx Entfernungsausführungsmarkierung FSCATOK auch zurückgesetzt (Schritt S103). Der Prozess wird danach beendet.
Durch diesen Prozess wird für die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx der vorgegebene SOx Reduzierungsfettwerk KCMDR3 als Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMR verwendet und das SOx wird von dem NOx Absorptionsmittel entfernt. Da der vorgegebene fette Wert KCMDR3 bestimmt wird in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr, kann das Entfernen des SOx innerhalb der Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx durchgeführt werden, unabhängig von dem Motorbetriebszustand.
Gemäß dieser Ausführungsform kann, wenn sichergestellt ist, dass das NOx Absorptionsmittel SOx absorbiert hat und daher verschlechtert ist, durch die Verwendung der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariation die Temperatur des NOx Absorptionsmittels schnell auf die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur angehoben werden, bei der das SOx abgegeben werden kann und das SOx kann entfernt werden hinreichend und effizient. Als ein Ergebnis kann eine bevorzugte Abgascharakteristik für ein verlängertes Zeitintervall beibehalten werden.
Mit der Anordnung in 18 wird, wobei ein Dreiwegekatalysator 18 unmittelbar stromabwärts von einem Motor 1 angeordnet ist und eine NOx Reinigungsvorrichtung 16 unmittelbar stromabwärts von dem Dreiwegekatalysator 18 und ein wenig getrennt von dem Motor 1 angeordnet ist, d.h. unter dem Boden des Insassenraumes in einem Fahrzeug, in dem Motor 1 befestigt ist, eine Erklärung jetzt gegeben für das Einstellen der mageren Zeit TLEAN, der fetten Zeit TRICH, des mageren Lufttreibstoffverhältnisses AFL, das mit dem vorgegebenen mageren Wert KCMDL übereinstimmt und dem fetten Lufttreibstoffverhältnis AFR, das mit dem vorgegebenen fetten Wert KCMDR2 übereinstimmt.
19a zeigt ein Diagramm zur Erklärung der Ergebnisse, die durch ein Experiment erreicht wurden, bei dem verschiedene magere Zeiten TLEAN und fette Zeiten TRICH Einstellungen verwendet wurden. Die Säulen, die in A bis D eingegeben wurden, korrespondieren mit den individuellen Einstellungen (hiernach bezogen als beispielsweise „Einstellung A" oder „Einstellung B"). Für Einstellung C, d.h. wenn sowohl die magere Zeit TLEAN als auch die fette Zeit TRICH gleich oder kürzer als 2 Sekunden eingestellt wurden, wird normalerweise keine Rückäußerungssteuerung, die übereinstimmend mit der Ausgabe des LAF Sensors ist, ausgeführt, weil die zwei Zeiten zu kurz sind.
Für die Einstellung D, d.h. wenn die magere Zeit TLEAN und die fette Zeit TRICH unausgeglichen sind, tendiert die Temperaturerhöhung für das NOx Absorptionsmittel dazu langsam zu sein (die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit tendiert dazu, reduziert zu sein). Es ist daher bevorzugt, dass, wie in Einstellung A oder Einstellung B, der Variationsintervall verhältnismäßig lang und die magere Zeit TLEAN gleich der fetten zeit TRICH ist. Jedoch ist für Einstellung B ein Problem aufgetreten, in der Art, dass die Temperatur TCAT des NOx Absorptionsmittel, das unter dem Boden angeordnet ist, nicht eine hinreichende Temperatur (600°C) für die Reinigung von SOx erreicht. Wenn der Variationsintervall (TLEAN + TRICH) verlängert wird, ist die Temperaturerhöhung nicht ausreichend. Es wird angenommen, dass dies auftritt, weil eine Erhöhung in der Zeitdifferenz besteht, wenn die HC- und CO-Elemente, die bei einem fetten Lufttreibstoffverhältnis abgegeben werden, die NOx Reinigungsvorrichtung 16 erreichen und wenn die Erhöhung im Sauerstoff, der durch ein mageres Lufttreibstoffverhältnis bereitgestellt wird, diese erreichen und weil die Volumen von HC und CO die nahe der NOx Reinigungsvorrichtung 16 verbrannt werden, reduziert sind.
Es ist offensichtlich von den Ergebnissen des Experiments, dass, wenn die Bedeutung einer schnellen Erhöhung der Temperatur des NOx Absorptionsmittels, das unter dem Boden angeordnet ist, größer ist, ist es am meisten bevorzugt, dass die Zeiteinstellung für die magere Zeit TLEAN und die fette Zeit TRICH 0,3 Sekunden beträgt. Für den Motorbetriebszustand in dem Experiment, das für die Ergebnisse, beschrieben in 19, durchgeführt wurde, sind die Motorumdrehungen NE 2000 UPM und der absolute innere Druck PBA im Luftansaugrohr 660 mmHg.
19b zeigt einen Graphen zur Erklärung der Ergebnisse des Experiments, wobei verschiedene magere Lufttreibstoffverhältnisse AFL und fette Lufttreibstoffverhältnisse AFR als Einstellungen verwendet wurden. Die Säulen, in denen E bis H eingegeben wurden, stimmen mit den individuellen Einstellungen überein. Leere Säulen sind die, für die das Experiment nicht durchgeführt wurde.
Wie zuvor beschrieben, während das fette Lufttreibstoffverhältnis AFR reduziert wird (fetter eingestellt wird), wird die Temperatur des NOx Absorptionsmittels schnell erhöht und kann unter normalen Bedingungen hoch sein. Wenn jedoch das fette Lufttreibstoffverhältnis AFR zu klein ist, wie in Einstellung D, kann die Temperatur des Dreiwegekatalysator 18, der stromaufwärts angeordnet ist, zu hoch erhöht werden. Wenn des Weiteren das magere Lufttreibstoffverhältnis AFL zu klein ist, tendiert der Grad der Erhöhung der Temperatur des NOx Absorptionsmittels dazu, reduziert zu sein, so dass für Einstellung F oder H die Temperatur des NOx Absorptionsmittels zu langsam angehoben wird. Für die Einstellung H wird zusätzlich die Erhöhung der Temperatur des Dreiwegekatalysators 18 sehr hoch. Wenn daher die Erhöhung der Temperatur für den Dreiwegekatalysator 18 und das NOx Absorptionsmittel der NOx Reinigungsvorrichtung 16 berücksichtigt werden, wie in Einstellung E, d.h. das Lufttreibstoffverhältnis AFL = 20 und das fette Lufttreibstoffverhältnis = 11 ist, dieses die am meisten bevorzugte Einstellung zur Vermeidung einer außergewöhnlichen Erhöhung der Temperaturerhöhung für den Dreiwegekatalysator und für ein schnelles Erhöhen der Temperatur des NOx Reinigungsvorrichtung 16 ist.
Die 20a und 20b sind Zeitdiagramme, die Beispieltemperaturcharakteristiken in dem zuvor beschriebenen Motorbetriebszustand (NE = 2000 UPM und PBA = 660 mmHg) sind, mit einer mageren Zeit TLEAN = einer fetten Zeit TRICH = 0,3 Sekunden, und dem mageren Lufttreibstoffverhältnis AFL = 20 und dem fetten Lufttreibstoffverhältnis AFR = 11. In 19a wird die Temperaturerhöhungscharakteristik des NOx Absorptionsmittels gezeigt, das unter dem Boden angeordnet ist, wenn der Dreiwegekatalysator 18 nicht bereit gestellt ist. Wenn die ursprüngliche Temperatur ungefähr 390° beträgt, werden ungefähr 12 Sekunden benötigt, um 600°C nach dem Einleiten der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung zu erreichen. TLBCRS in 19a zeigt die Temperatur (ungefähr 430°C) für den Magerbetrieb an, während es in einem Laufbetrieb ungefähr 8 Sekunden dauert, die Temperatur TBLCRS 600°C zu erreichen.
In 19b wird die Temperaturerhöhungscharakteristik (Kurve L11) des Dreiwegekatalysators 18 und die Temperaturerhöhungscharakteristik (Kurve L12) des NOx Absorptionsmittels gezeigt, wenn die Anordnung in 18 angewendet wird. Es ist offensichtlich, dass, wenn der Dreiwegekatalysator 18 bereitgestellt ist, die Erhöhung der Temperatur des NOx Absorptionsmittels langsamer voranschreitet und es benötigt ungefähr 57 Sekunden, damit 600°C erreicht werden, gemessen von dem Punkt, an dem die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung eingeleitet wurde.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorgenannten Ausführungsformen und kann verschieden modifiziert werden. Beispielsweise kann der Prozess in 3 zum Festlegen der spezifischen Betriebszustände des Motors 1 nur die Schritte S32 und S33 zum Festlegen des Betriebszustandes in Übereinstimmung mit zumindest der Motorumdrehung und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr enthalten und muss nicht die Schritte S31 und S34 enthalten.
Der innere Verbrennungsmotor ist nicht begrenzt auf einen, bei dem der Treibstoff in das Luftansaugrohr eingespritzt wird und kann auch einer sein, bei dem Treibstoff direkt in den Verbrennungsbereich jedes Zylinders eingespritzt wird.
Wie zuvor beschrieben, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, wenn die Verschlechterungsermittlungseinheit die Verschlechterung der Stickoxydreinigungsvorrichtung ermittelt, wird das Lufttreibstoffverhältnis des Lufttreibstoffgemisches, das dem Motor zugeführt wird, variiert in Intervallen, die gleich oder kürzer als die vorgegebene Zeit eingestellt sind, so dass es abwechselnd magerer und fetter ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis. Wenn die Temperatur der Stickoxydreinigungsvorrichtung, die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur überschreitet, während die Lufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung ausgeführt wird für die Verschlechterungswiederherstellungszeit, wird das Lufttreibstoffverhältnis fetter beibehalten werden, als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis. Die Temperatur der Stickoxydreinigungsvorrichtung kann daher schneller angehoben werden als die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur, die angemessen für die SOx Entfernung ist, so dass das SOx effizient aus der Stickoxydreinigungsvorrichtung gereinigt werden kann. Als ein Ergebnis kann eine bevorzugte Abgascharakteristik für ein verlängertes Zeitintervall eingehalten werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird in dem spezifischen Betriebszustand, wobei die Abgasflussrate des Motors hoch ist, das Lufttreibstoffverhältnis des Lufttreibstoffgemisches, das dem Motor zugeführt wird, variiert, mit Intervallen, die gleich oder kürzer als eine vorgegebene Zeit sind, so dass es abwechselnd magerer und fetter ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis. Wenn die Temperatur des Stickoxydreinigungsvorrichtung die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur überschreitet, wobei die Verschlechterungswiederherstellungszeit überstimmend mit dem Verschlechterungsgrad der Verschlechterung ist, wird das Lufttreibstoffverhältnis fetter beibehalten als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis. Daher kann die Temperatur der Stickoxydreinigungsvorrichtung schneller auf die Verschlechterungswiederherstellungstemperatur angehoben werden, die zur SOx Entfernung ausreichend ist, so dass das SOx effizient von der Stickoxydreinigungsvorrichtung gereinigt werden kann. Als ein Ergebnis wird eine bevorzugte Abgascharakteristik erreicht für eine verlängerte Zeitperiode.
(Vierte Ausführungsform)
21 zeigt ein Diagramm, das die Gesamtanordnung eines inneren Verbrennungsmotors (hiernach als „Motor" bezeichnet) gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung zeigt und eine Steuerung dafür. Eine Drosselklappe 103 ist angeordnet entlang eines Weges eines Luftansaugrohres 102 für einen Vierzylindermotor 1. Die Drosselklappe 103 ist verbunden mit einem Sensor 104 für den Drosselklappenstellwinkel (⌷TH) und ein elektrisches Signal, das den Winkel der Drosselklappe 103 wiedergibt, wird durch den Sensor 104 an eine elektronische Steuereinheit 105 einer Motorsteuerung (hiernach als „ECU" bezeichnet) gesendet.
Ein Treibstoffeinspritzventil 106 wird vorgesehen, für jeden Zylinder, zwischen dem Motor 101 und der Drosselklappe 103 und ein wenig stromaufwärts von dem Luftansaugventil (nicht dargestellt) des Luftansaugrohres 102. Jedes Treibstoffeinspritzventil 106 ist mit einer Treibstoffpumpe (nicht dargestellt) verbunden und ist elektrisch verbunden mit der ECU 105, so dass die Zeit, die benötigt wird, um das Treibstoffeinspritzventil 106 zu öffnen, in Übereinstimmung mit einem Signal von der ECU 105 gesteuert wird.
Ein Sensor 107 für den absoluten inneren Druck (PBA) im Luftansaugrohr ist unmittelbar stromabwärts von der Drosselklappe 103 angeordnet. Ein absolutes Drucksignal wird durch den absoluten Drucksensor 107 in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches an die ECU 105 übermittelt wird. Ein Sensor 108 für die Luftansaugtemperatur (TA), der stromabwärts von dem Sensor 107 angeordnet ist, ermittelt die Luftansaugtemperatur TA und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal an die ECU 105.
Ein Sensor 109 für die Motorwassertemperatur (TW), der an dem Hauptkörper des Motors 101 befestigt ist, besteht aus einem Thermistor. Der Sensor 109 ermittelt eine Wassertemperatur (Kühlwassertemperatur) TW und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal an die ECU 105.
Ein Sensor 110 für die Motorumdrehung (NE) und ein Sensor 111 für die Zylinderidentifikation (ZYL) werden an der Peripherie der Nockenwelle und der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 101 bereitgestellt. Bezüglich des oberen mittleren Todpunktes (TDC), an dem jeder Zylinder des Motors 101 seinen Ansaugtakt beginnt, gibt der Motorumdrehungssensor 110 ein TDC-Signalimpuls bei einem Kurbelwinkel (jeder Kurbelwinkel von 180° für den Vierzylindermotor), der kleiner ist als ein vorgegebener Kurbelwinkel. Der Zylinderidentifizierungssensor 111 gibt ein Zylinderidentifizierungssignal pro Impuls bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel für einen spezifischen Zylinder und jeder Signalpuls wird an die ECU 105 übermittelt.
Eine Zündkerze 113, die für jeden Zylinder des Motors 101 bereitgestellt ist, ist mit der ECU 105 verbunden. Ihr Betrieb wird durch die ECU 105 gesteuert.
Ein Dreiwegekatalysator 115 und eine NOx Reinigungsvorrichtung 116, die ein Stickoxydreinigungsmittel ist, sind in angegebener Ordnung stromabwärts entlang eines Abgasrohres 112 angeordnet. Der Dreiwegekatalysator 115 hat eine Sauerstofflagerkapazität. Wenn das Lufttreibstoffverhältnis eines Gemisches das an den Motor 101 bereitgestellt wird, in der Umgebung des stöchiometrischen Lufttreibstoffverhältnisses eingestellt ist, oxidiert der Dreiwegekatalysator 115 effektiv das HC und CO, das im Abgas enthalten ist und reduziert NOx.
Die NOx Reinigungsvorrichtung 116 beinhaltet ein NOx Absorptionsmittel zum Absorbieren von NOx und einen Katalysator zum Verbessern der Oxidation und der Reduktion. Das NOx Absorptionsmittel kann von der Okklusionsart oder der Adsorptionsart sein. Der erste Absorptionstyp absorbiert das NOx in einer mageren Abgasbedingung, wobei das Lufttreibstoffverhältnis der Luftmischung, die dem Motor 101 zugeführt wird, magerer ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis, und wobei die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas relativ hoch ist (viel NOx ist enthalten), während das Absorptionsmittel NOx abgibt, das absorbiert wurde in einer fetten Abgasbedingung, wobei das Lufttreibstoffverhältnis des Gemisches, das dem Motor 101 zugeführt wird, so eingestellt ist, dass es gleich oder größer dem stöchiometrischen Lufttreibstoffverhältnis ist und wobei die Sauerstoffkonzentrationen im Abgas relativ gering ist. Das zweite Absorptionsmittel absorbiert NOx in der mageren Abgasbedingung und reduziert NOx in der fetten Abgasbedingung. Die NOx Reinigungsvorrichtung 116 ist so ausgelegt, dass die NOx Reinigungsvorrichtung in einer mageren Abgasbedingung NOx absorbiert und in einer fetten Abgasbedingung gibt das NOx Absorptionsmittel NOx frei, das durch HC und CO reduziert wird und als Stickstoffgas abgegeben wird, während gleichzeitig das CO oxidiert und als Dampf und Dioxyd abgegeben wird. Bariumoxyd (BaO) beispielsweise, wird als ein NOx Absorptionsmittel der Okklusionsart verwendet, während Natrium (Na) und Titan (Ti) oder Strontium (Sr) und Titan (Ti) als NOx Absorptionsmittel der Adsorptionsart verwendet werden. Ein Edelmetall, wie Rhodium (Rh), Palladium (Pd) oder Platin (Pt), wird als ein Katalysator für die Okklusionsart oder die Adsorptionsart verwendet.
In einem spezifischen Motorbetriebszustand führt die NOx Reinigungsvorrichtung, welche das NOx Absorptionsmittel beinhaltet, die Steuerung der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung aus, welche später beschrieben wird, wobei das Lufttreibstoffverhältnis einer Lufttreibstoffgemisches, das dem Motor 101 zugeführt wird, innerhalb eines relativ kurzen Zeitabschnittsintervalls variiert wird. Das NOx kann daher effizient reduziert werden, hauptsächlich durch Verwenden des Katalysators, ohne dass NOx absorbiert wird durch das NOx Absorptionsmittel und die Erhöhung der Temperatur des NOx Absorptionsmittel kann beschleunigt werden.
Wenn die Absorption des NOx fortgesetzt wird, bis die Absorptionskapazitätsgrenze des NOx Absorptionsmittels, d.h. das Maximum NOx Absorptionsvolumen, erreicht wird, und kein weiteres NOx absorbiert werden kann, wie benötigt, wird ein fettes Lufttreibstoffverhältnis eingestellt, d.h. eine Reduktion, ein fetter Betrieb wird durchgeführt, um das NOx für die Reduktion abzugeben. Wenn des Weiteren das Volumen des SOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wird, erhöht wird, wird der Betriebszustand zu einem Wiederherstellungsprozesszustand für ein verschlechtertes NOx Absorptionsmittel gewechselt. In diesem Zustand wird der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationsprozess durchgeführt, um die Temperatur des NOx Absorptionsmittels zu erhöhen, und folglich wird der SOx Entfernungsprozess begonnen.
Ein linearer Lufttreibstoffverhältnissensor 114 (hiernach als LAS Sensor bezeichnet) wird stromaufwärts von der NOx Reinigungsvorrichtung 116 angeordnet. Der LAS Sensor 114 gibt an die ECU 105 ein elektrisches Signal aus, das im Wesentlichen proportional zu der Sauerstoffkonzentration (Lufttreibstoffverhältnis) des Abgases ist.
Des weiteren ist die ECU 105, die auf dem Motor 101 angebracht ist, mit einem Geschwindigkeitssensor 125 verbunden, welcher als ein Geschwindigkeitsermittlungsmittel für das Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit (Autogeschwindigkeit) VCAR eines Vehikels dient, das durch den Motor 101 angetrieben wird, und welches ein Ermittlungssignal an die ECU 105 übermittelt.
Ein Abgasrückflussweg 121 ist zwischen der Stromabwärtsseite der Drosselklappe 103 des Luftansaugrohres 102 und der Stromaufwärtsseite des Dreiwegekatalysators 115 auf dem Abgasrohr 112 angeordnet. Ein Abgasrückflussventil 122 (hiernach als „EGR Ventil" bezeichnet) ist vorgesehen entlang des Weges des Abgasrückflussweges 121 und steuert die Luftflussrate des Abgasrückflusses. Das EGR Ventil 122 ist ein magnetisch gesteuertes Magnetventil, wobei die Ventilbewegung desselben durch die ECU 105 gesteuert ist. Für das EGR Ventil 122 ist ein Anhebsensor 123 vorgesehen, der den Ventilweg (die Ventilanhebedistanz) LACT ermittelt und ein Ermittlungssignal an die ECU 105 übermittelt.
Die ECU 105 bestimmt den Motorbetriebszustand basierend auf verschiedenen Motorparametersignalen und übermittelt ein Steuersignal an den Magneten des EGR Ventils 122, um eine Abweichung zwischen dem angeordneten Ventilbewegungswert (Ventilbewegungskontrollwert) LCMD für das EGR Ventil 122 und dem tatsächlichen Ventilweg LACT, der durch den Anhebesensor 123 ermittelt wurde, auf 0 zu setzen.
Der Motor 101 weist einen Ventilsteuerzeiteinstellungswechselmechanismus 130 auf, der abwechselnd die Ventilsteuerzeiten für das Luftansaugventil und das Abgasventil auf zwei Ebenen einstellt: eine schnelle Ventilsteuerzeiteinstellung, die angebracht ist für einen schnell rotierenden Bereich des Motors und eine langsame Ventilsteuerzeiteinstellung, die angebracht ist für einen langsam rotierenden Bereich. Das Wechseln der Ventileinstellung beinhaltet das Wechseln der Abstände, die durch die Ventile angehoben werden. Wenn des Weiteren die langsame Ventileinstellung ausgewählt ist, wird eines der zwei Ventile angehalten, um eine stabile Verbrennung sicherzustellen, auch wenn das Lufttreibstoffverhältnis kleiner ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis.
Der Ventilsteuerzeitenwechselmechanismus 130 verwendet hydraulischen Druck, um die Ventileinstellung zu wechseln. Ein magnetgesteuertes Ventil in einem Hydrauliksensor für das Wechseln ist verbunden mit der ECU 105. Das ermittelte Signal, das durch den Hydrauliksensor abgegeben wurde, wird an die ECU übermittelt, welche dann das magnetkontrollierte Ventil steuert, wenn eine Ventilsteuerzeiteinstellung gewechselt wird, die mit dem Betriebszustand des Motors 101 übereinstimmt.
Die ECU 105 beinhaltet: einen Eingabeschaltkreis 105, welcher die Funktion zum Formen der Wellenform eines Signals, das von jedem Sensor empfangen wurde, aufweist, zum Korrigieren der Einstellung der Spannung auf einen vorgegebenen Wert und zum Konvertieren eines analogen Signalwertes in einen digitalen Signalwert; eine Hauptprozessoreinheit 105b (hiernach als „CPU" bezeichnet); einer Speichereinheit 105c zum Speichern verschiedener Betriebsprogramme, die durch die CPU 105b ausgeführt werden, eine Tabelle und eine Karte, die für die Programme verwendet werden und die Ergebnisse, die durch die CPU 105b erhalten werden; und einen Ausgabeschaltkreis 105d, zum Übermitteln eines Antriebssignals an das Treibstoffeinspritzventil 106, die Zündkerze 113 und das EGR Ventil 122.
Basiert auf den zuvor beschriebenen Motorparametersignalen bestimmt die CPU 105b das Bestehen von verschiedenen Motorbetriebszuständen und in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Motorbetriebszustand wendet Formel (1) an, um die Treibstoffeinspritzungszeit TOUT für das Treibstoffeinspritzventil 106 zu berechnen, welches in Übereinstimmung mit dem TDC Signalimpuls geöffnet wird. TOUT = TI × KCMD × KLAF × K1 + K2, (1).
In dieser Formel bezeichnet TI die Grundtreibstoffeinspritzzeit für das Treibstoffeinspritzventil 106 und ist eingestellt durch Absuchen der TI Karte, die in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr eingestellt wird. Die TI Karte ist so eingestellt, dass das Lufttreibstoffverhältnis eines Gemisches, das dem Motor zugeführt wird, im Wesentlichen gleich zu dem stöchiometrischen Lufttreibstoffverhältnis in einem Betriebszustand ist, der mit der Motorumdrehung NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr übereinstimmt.
KCMD bezeichnet einen Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten und wird in Übereinstimmung mit den Motorparametern, wie der Motorumdrehung NE, den absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr und der Motorwassertemperatur TW eingestellt. Da der Ziellufttreibstoffkoeffizient KCMD proportional zu der Reziproken des Lufttreibstoffverhältnisses A/F, d.h. Lufttreibstoffverhältnis F/A, ist und einen Wert von 1,0 bei dem stöchiometrischen Lufttreibstoffverhältnis ausweist, wird der Koeffizient KCMD auch Zielgleichheitsverhältnis genannt.
KLAF bezeichnet einen Lufttreibstoffverhältniskompensationskoeffizienten, der unter PID Steuerung berechnet wird, so dass das Gleichheitsverhältnis KACT, welches von einem Ermittlungswert erhalten wird, der durch den LAF Sensor 105 bereitgestellt wird, mit dem Zielgleichheitsverhältnis KCMD übereinstimmt.
K1 und K2 bezeichnen einen weiteren Kompensationskoeffizienten und eine Kompensationsvariable, die erhalten werden, in Übereinstimmung mit verschiedenen Motorparametersignalen und die bestimmt werden auf einen vorgegebenen Wert, so dass verschiedene Charakteristiken, wie die Treibstoffcharakteristik und die Motorbeschleunigungscharakteristiken, die mit dem Motorbetriebszustand übereinstimmen, optimiert werden.
Die CPU 105b berechnet auch die Zündsteuerzeiten IG unter der Verwendung der Gleichung (2) in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand. Die Zündsteuerzeiten IG werden erhalten aus einem Distanzfortschritt von dem oberen mittleren Todpunkt. IG = IGMAP + IGCR (2).
IGMAP bezeichnet die Grundzündsteuerzeit, die bestimmt wird durch die Verwendung der IG Karte, die in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr bestimmt wird. IGCR bezeichnet einen Korrekturwert, der in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand eingestellt wird.
Basierend auf der so erreichten Treibstoffeinspritzzeit TOUT übermittelt die CPU 105b ein Antriebssignal zum Öffnen des Treibstoffeinspritzventils 106 an das Treibstoffeinspritzventil 106 über den Ausgabeschaltkreis 105d und übermittelt an die Zündkerze 113 ein Zündsignal für das Antreiben der Zündkerze 103 bei den Zündsteuerzeiten IG.
22 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozess zeigt, der durchgeführt wird, um den Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten KCMD, der in der Gleichung (1) verwendet wird, zu berechnen. Dieser Prozess wird konstant jedes Mal durchgeführt durch die CPU 105b.
Bei Schritt S111 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob eine Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE, die während des Durchführens eines Prozesses in 23 eingestellt wird und die später beschrieben wird, „1" ist, welches einen Modus wiedergibt, in dem ein Wiederherstellungsprozess für ein NOx Absorptionsmittel durchgeführt wird, das verschlechtert ist. Wenn FSRCMODE = 0 ist, wird eine vorgegebene Temperaturerhöhungszeit TSR (z.B. 60 Sekunden) eingestellt für einen Countdownzähler tmSR, welcher die Zeit zählt für das Ausführen der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung bei Schritt S125, und der Countdownzähler tmSR wird gestartet (Schritt S112). Des weiteren werden sowohl eine SOx Entfernungsdurchführungsmarkierung FSCTOK, die, wenn sie auf „1" festgesetzt ist, anzeigt, dass ein SOx Entfernungsprozess durchgeführt wird, und eine Lufttreibstoffverhältnisvariationsmarkierung FSP, die, wenn sie auf „1" gesetzt ist, anzeigt, dass die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung durchgeführt wird, auf „0" festgesetzt (Schritt S113). Die Programmsteuerung schreitet hiernach zu Schritt S114 fort.
Bei Schritt S114 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob ein magerer Betrieb ausgeführt wird, d.h. ob der Wert KCMDB des Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizienten KCMD, der unter normaler Steuerung an Schritt S120 gespeichert wird und später beschrieben wird, kleiner als 1,0 ist. Wenn KCMDB gleich oder größer als 1,0 ist, und ein magerer Betrieb gegenwärtig nicht durchgeführt wird, geht die Programmsteuerung zu Schritt S118 und die Zeit TRR (z.B. eine oder zwei Sekunden) für die Reduzierung, den fetten Betrieb wird eingestellt für einen Countdownzähler tmRR, auf den später bei Schritt 122 Bezug genommen wird, und der Zähler wird gestartet. Diesem folgend wird der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD unter normaler Steuerung eingestellt, d.h. in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand (Schritt S19). Der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD wird im Wesentlichen berechnet durch das Verwenden der Motorumdrehungen NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr und wird verändert auf einen Wert in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand, wenn die Motorwassertemperatur TW gering ist, oder wenn eine vorgegebene hohe Last angewendet wird. Der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD, der bei Schritt S19 erhalten wurde, wird als ein Wert KCMDB (Schritt S120) gespeichert und der Prozess wird danach beendet.
Wenn bei Schritt S114 der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMDB kleiner als 1,0 ist und ein magerer Betrieb durchgeführt wird, wird ein Erhöhungswert ADDNOx, der an Schritt S116 verwendet wird, festgesetzt in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr (Schritt S115). Der Erhöhungswert ADDNOx ist ein Parameter, der mit dem Volumen des NOx übereinstimmt, das in dem Abgas bei jeder Betriebsstunde während eines mageren Betriebes abgegeben wird. Der Wert ADDNOx wird erhöht in Übereinstimmung mit Erhöhung in der Motorumdrehung und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr.
Bei Schritt S116 wird der Erhöhungswert ADDNOx, der bei Schritt S115 festgesetzt wurde, angewendet, um den NOx Zähler CNOx zu erhöhen. Als ein Ergebnis wird ein Zählwert erhalten, der mit dem Volumen des NOx übereinstimmt, das in dem Abgas ausgegeben wird, d.h. dem Volumen des NOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert ist. CNOx = CNOx + ADDNOx
Bei Schritt S117 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des NOx Zählers CNOx einen zulässigen Wert CNOxREF überschreitet. Wenn der Zählwert nicht den zulässigen Wert CNOxREF überschreitet (NO), schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S118 fort und der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD wird unter normalen Steuerungsbedingungen festgesetzt, d.h. dem Motorbetriebszustand. Der zulässige Wert CNOxREF wird eingestellt, auf einen Wert übereinstimmend mit einem NOx Volumen, das kaum kleiner ist als die maximale NOx Absorptionskapazität des NOx Absorptionsmittels oder mit einer Sicherheit auf einen Wert eingestellt, der mit der Hälfte der maximalen NOx Absorptionskapazität übereinstimmt.
Wenn bei Schritt S117 der Wert des Zähler CNOx den zulässigen Wert CNOxREF überschreitet, wird der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD auf einen vorgegebenen fetten Wert KCMDR1 eingestellt, der mit einem Lufttreibstoffverhältnis von 14 übereinstimmt, und eine Reduzierung, ein fetter Betrieb wird ausgeführt (Schritt S121). Eine Prüfung wird dann durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des Timers tmRR „0" ist (Schritt S22). Wenn der Wert des Zählers tmRR größer ist als „0", wird der Prozess unmittelbar beendet, aber wenn tmRR gleich „0" ist, wird der Wert, der durch den NOx Zähler CNOx erhalten wird, zurückgesetzt (Schritt S123). Da von diesem Zeitpunkt an die Entscheidung an Schritt S117 negativ wird (NO), wird die Steuerung des Betriebes auf normal zurückgesetzt.
Wenn an Schritt S111 FSRCMODE = 1, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des Zähler tmSR „0" ist (Schritt S124). Wenn tmSR > 0 ist, schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S125 und der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess wird durchgeführt. Wenn tmSR = 0 ist, wird angenommen, dass die Temperatur TCAT des Katalysators erhöht wurde bis sie ausreichend erhöht ist für das Durchführen des NOx Entfernungsprozesses. Die SOx Entfernungsausführungsmarkierung FSCATOK wird dann auf „1" gesetzt und die Lufttreibstoffverhältnisvariationsmarkierung FSP wird zurückgesetzt (Schritt S126). Danach wird der SOx Entfernungsprozess durchgeführt (Schritt S127).
In dem Prozess in 22 wird eine kontinuierliche magere Betriebszeit in dem ermöglichten mageren Betriebszustand, d.h. die Zeit, die für den Wert des NOx Zählers CNOx benötigt wird, um von 0 auf den zulässigen Wert CNOxREF sich zu bewegen, wird variiert in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand, aber ist ungefähr 8 bis 30 Sekunden. Wenn daher der Betriebsmodus nicht der Verschlechterungswiederherstellungsmodus für die Reinigung des SOx ist, das durch das NOx Absorptionsmittel (FSRCMODE = 0) ist, und wenn der magere Betrieb nicht verwendet wird, wird der Lufttreibstoffverhältnisvariationssteuerungsprozess durchgeführt, um die magere Betriebszeit von 3 bis 30 Sekunden einzustellen und die Reduktionszeit, die fette Betriebszeit (=TRR) von 1 auf 2 Sekunden (Schritte S114 bis S123) einzustellen. Wenn die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „1" eingestellt wurde und der Betriebsmodus auf den Verschlechterungswiederherstellungsmodus gewechselt wurde, wird zuerst der Lufttreibstoffvariationsintervall, an dem Lufttreibstoffverhältnisvariationssteuerungsprozess durchgeführt wird, verkürzt (Schritt S125). Wenn dann die Temperatur des NOx Absorptionsmittels erhöht wird, bis sie ausreichend erhöht ist zum Durchführen des SOx Entfernungsprozesses, wird der SOx Entfernungsprozess (Schritt 127) begonnen.
23 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betriebszustandsidentifizierungsprozess zum Einstellen der Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE zeigt, die bei Schritt S111 in 22 geprüft wurde. Dieser Prozess wird konstant jedes Mal durch die CPU 105b durchgeführt.
Zuerst wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Geschwindigkeit VCAR höher ist als die vorgegebene Geschwindigkeit SVCAR (z.B. 60 km/h) (Schritt S131). Wenn VCAR > SVCAR ist, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Motorumdrehungen NE größer sind als eine vorgegebene Umdrehung SNE (z.B. 1800 UPM) (Schritt 132). Wenn NE > SNE wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der absolute innere Druck PBA im Luftansaugrohr größer ist als ein vorgegebener Druck SPBA (z.B. 360 mmHg) (Schritt S133). Wenn die Entscheidung an einem der Schritte S131 bis S133 negativ (NO) ist, wird die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „0" gesetzt (Schritt S141). Der Prozess wird danach beendet.
Wenn die Entscheidungen an allen Schritten S131 bis 133 zustimmend (YES) sind, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" festgesetzt ist, welches anzeigt, dass das SOx Volumen, welches in einem Prozess in 24 bestimmt wird und das in dem NOx Absorptionsmittel der NOx Reinigungsvorrichtung 116 absorbiert ist, einen zulässigen Wert überschritten hat, d.h. dass die Verschlechterung der NOx Reinigungsvorrichtung 116 aufgetreten ist (Schritt S134). Wenn FDSOx = 0 ist und das SOx Volumen nicht den zulässigen Wert übersteigt, wechselt die Programmsteuerung zu Schritt S141. Wenn FDSOx = 1 ist, die Verschlechterung der NOx Reinigungsvorrichtung 116 aufgetreten ist, wird die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „1" eingestellt (Schritt S140). Der Prozess wird danach beendet.
24 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozess zum Feststellen des Volumens SOx zeigt, das durch das NOx Absorptionsmittel der NOx Reinigungsvorrichtung 116 absorbiert ist. Dieser Prozess wird konstant jedes Mal durch die CPU 105b durchgeführt.
Zuerst wird ein Erhöhungswert ADDSOx, welcher verwendet wird bei Schritt S153, in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE und den absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr (Schritt S152) bestimmt. Der Erhöhungswert ADDSOx ist ein Parameter, der mit dem Volumen des SOx übereinstimmt, das in jeder Betriebsstunde während eines mageren Betriebes abgegeben wird. Der Wert ADDSOx wird in Übereinstimmung mit Erhöhungen in den Motorumdrehungen NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr erhöht. Da das Volumen des SOx, das jede Betriebsstunde abgegeben wird, wesentlich kleiner ist als das Volumen des NOx im Abgas, ist die Erhöhung des Wertes ADDSOx kleiner als die Erhöhung des Wertes ADDNOx, welches mit dem Volumen des NOx im Abgas übereinstimmt.
An Schritt S153 wird der Erhöhungswert ADDSOx, der an Schritt S152 bestimmt wurde, angewendet, um den SOx Zähler CSOx zu erhöhen. Als ein Ergebnis wird ein Zählwert erhalten, der mit dem abgegebenen SOx Volumen, d.h. dem Volumen des SOx, das durch das NOx Absorptionsmittel absorbiert wurde, übereinstimmt. CSOx = CSOx + ADDSOx
Diesem folgend wird an Schritt S154 eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des SOx Zählers CSOx einen zulässigen CSOxREF überschreitet. Wenn CSOx ≤ CSOxREF ist, wird die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „0" eingestellt (Schritt S55). Wenn CSOx > CSOxREF ist, wird die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" festgesetzt (Schritt S156). Der zulässige CSOxREF wird eingestellt beispielsweise auf einen Wert, der mit einer Bedingung übereinstimmt, bei der die Absorptionskapazität des NOx Absorptionsmittels auf ungefähr die Hälfte der eines neuen Produktes reduziert ist.
Bei dem Prozess in 24 wird das Volumen des SOx bestimmt, das in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert ist, und wenn das Volumen des SOx einen zulässigen Wert überschreitet, wird die Verschlechterungsmarkierung FDSOx auf „1" eingestellt. Als ein Ergebnis wird die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „1" gesetzt (Schritt S140), wenn die Entscheidungen bei den Schritten S131 bis S133 in 23 zustimmend sind (YES). Dann werden der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationsprozess (Schritt S125 in 22) und der SOx Entfernungsprozess (Schritt S127 in 22) durchgeführt.
25 zeigt ein Flussdiagramm, das die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung an dem Schritt S125 in 22 durchführt.
Bei Schritt S161 wird die Lufttreibstoffverhältnisvariationsmarkierung FSP auf „1" gesetzt, und dann wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FSRCMODE auf „1" zu der Zeit eingestellt wurde, während der vorherige Prozess in 22 (Schritt 162) durchgeführt wurde. Wenn der vorherige FSRCMODE = 0 ist, wird eine magere Zeit TLEAN (z.B. 0,3 Sekunden) für einen Countdownzähler tmLEAN eingestellt, der die kontinuierliche magere Betriebszeit zählt, und der Countdownzähler tmLEAN wird gestartet (Schritt S163). Dann wird eine fette Zeit TRICH (z.B. 0,3 Sekunden) eingestellt für einen Countdownzähler tmRICH, der die kontinuierliche fette Betriebszeit zählt und der Countdownzähler tmRICH wird gestartet (Schritt S164). Diesem folgend wird ein vorgegebener magerer Wert KCMDL in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr (Schritt S165) festgelegt. Der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD wird eingestellt für den vorgegebenen mageren Wert KCMDL (Schritt S166), der bestimmt wird bei Schritt S165, der als einen Mittelwert einen Wert anwendet, der beispielsweise mit einem Lufttreibstoffverhältnis von 20 übereinstimmt. Bei Schritt S167 wird die fette Betriebsmarkierung FSPR, welche anzeigt, wenn sie auf „1" gesetzt ist, dass ein fetter Betrieb durchgeführt wird, auf „0" gesetzt und der Prozess wird danach beendet.
Da diesem folgend die Entscheidung bei Schritt S162 zustimmend ist (YES), schreitet die Programmsteuerung zu Schritt S168 fort, bei dem eine Prüfung durchgeführt wird, um festzustellen, ob der Wert des Zählers tmLEAN gleich „0" ist. Da ursprünglich tmLEAN > 0 war, wechselt die Programmsteuerung zu Schritt S164 und der magere Betrieb wird fortgesetzt. Wenn tmLEAN = 0 bei Schritt S168 ist, wird bei Schritt S169 eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert des Zählers tmRICH „0" ist. Da ursprünglich tmRICH > 0 war, wird ein vorgegebener fette Wert KCMDR2 in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr (Schritt S170) eingestellt. Das Ziellufttreibstoffverhältnis KCMD wird auf einen vorgegebenen fetten Wert KCMDR2 eingestellt, der an Schritt S170 bestimmt wurde (Schritt S171) und der vorgegebene fette Wert KCMDR2 wird angewendet als ein Mittelwert, ein Wert, der beispielsweise mit einem Lufttreibstoffverhältnis von 11 übereinstimmt. Bei Schritt S172 wird die fette Betriebsmarkierung FSPR, die, wenn eingestellt auf „1", anzeigt, dass ein fetter Betrieb durchgeführt wird, auf „1" gesetzt und der Prozess wird danach beendet.
Durch den Prozess in 25 wird der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerprozess durchgeführt, wie dargestellt in 26, wobei der magere Betrieb für die magere Zeit TLEAN und der fette Betrieb für die fette Zeit TRICH wiederholt werden.
27 zeigt ein Flussdiagramm, das den SOx Entfernungsprozess, durchgeführt an Schritt S124 in 22, zeigt.
Bei Schritt S181 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob eine SOx Entfernungsdurchführungsmarkierung FSCATOK auf „1" gesetzt wurde vor der Zeit während des Prozesses in 22. Wenn FSCATOK = 0, d.h. wenn der Status FSCATOK = 0 zu dem Status FSCATOK = 1 gewechselt wird, wird die Verschlechterungswiederherstellungszeit TRSOx (z.B. 8 Minuten) für einen Countdownzähler tmRSOx eingestellt, der die kontinuierliche fette Betriebszeit für den SOx Entfernungsprozess (Schritt S182) zählt. Die Programmsteuerung schreitet dann zu Schritt S183. Das nächste Mal während des Prozesses wechselt die Programmsteuerung von Schritt S181 zu Schritt S183.
Bei Schritt S183 wird der vorgegebene SOx Reduzierungsfettwert KCMDR3 in Übereinstimmung mit der Motorumdrehung und dem absoluten inneren Druck PBA des Luftansaugrohres festgelegt und der Ziellufttreibstoffverhältniskoeffizient KCMD wird auf den vorgegebenen SOx Reduktionsfettwert KCMDR3 festgelegt (Schritt S184). Der vorgegebene SOx Reduzierungswert KCMDR3 stellt, als ein Mittelwert, einen Wert dar, der beispielsweise mit einem Lufttreibstoffverhältnis von 11 übereinstimmt.
Bei Schritt S85 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Wert der Zeit tmRSOx „0" ist. Wenn tmRSOx > 0 ist, wird der Prozess beendet. Wenn tmRSOx = 0 ist, wird der SOx Zähler CSOx zurückgesetzt und die Verschlechterungsmarkierung FDSOx wird auf „0" gesetzt (Schritt S186), wie auch die SOx Entfernungsdurchführungsmarkierung FSCATOK (Schritt S187), und der Prozess wird danach beendet. Wenn dann der Prozess bei Schritt 186 durchgeführt wird, wird die Verschlechterungswiederherstellungsmodusmarkierung FRSCMODE wieder auf „0" gesetzt (Schritt S134 und S141 in 23) und der SOx Entfernungsprozess wird beendet.
28 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozess zum Berechnen der Zündsteuerzeiten IG zeigt. Dieser Prozess wird konstant jedes Mal durchgeführt durch die CPU 105b oder in Übereinstimmung mit der Erzeugung eines TDC Signalpulses.
Bei Schritt S191 wird eine normale Steuerung durchgeführt. Dieses bedeutet, dass die Basiszündsteuerzeiten IGMAP berechnet werden, so dass es in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr ist, der Korrekturwert IGCR wird berechnet, so dass er in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand ist und die Zündsteuerzeit IG wird erhalten unter der Verwendung der Gleichung (2). Eine Prüfung wird dann durchgeführt, um festzustellen, ob die Lufttreibstoffverhältnisvariationsmarkierung FSP auf „1" gesetzt ist (Schritt S192). Wenn FSP = 0 ist, und die Kurzintervallluftreibstoffverhältnisvariationssteuerung nicht durchgeführt wird, wird der Prozess unmittelbar beendet.
Wenn FSP gleich 1 ist und die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung ausgeführt wird, wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der fette Betriebsmarkierung FSPR auf „1" gesetzt ist (Schritt S193). Wenn FSPR = 1 ist, wird die Zündsteuerzeit, die an Schritt S191 erhalten wurde, um einen Intervall verzögert, der äquivalent ist mit der Korrekturzeit IGR (Schritt S194). Wenn FSR = 0 ist, wird der Prozess unmittelbar beendet, so dass die Zündsteuerzeit IG, die an Schritt S191 erhalten wurde, unverändert angewendet wird.
Wenn durch den Prozess in 28 das Lufttreibstoffverhältnis fett eingestellt wurde, während die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung durchgeführt wird, wird die Zündsteuerzeit IG verzögert, d.h. wird so korrigiert, dass die Motorleistung reduziert wird. wenn das Lufttreibstoffverhältnis mager ist, wird die Zündsteuerzeit IG beschleunigt weiter als es für den fetten Betrieb ist, so dass die Motorleistung erhöht wird. Eine Variation in dem Motorausgabedrehmoment, das normalerweise durch eine Variation des Lufttreibstoffverhältnisses begleitet ist, kann daher unterdrückt werden durch Korrigieren der Zündsteuerzeiten IG und die Leistung eines bevorzugten Betriebes kann beibehalten werden.
29 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozess zeigt, der für das Berechnen des Ventilwegwertes LCMD für das EGR Ventil 122 verwendet wird. Der Prozess wird konstant jedes Mal durch die CPU 105b durchgeführt oder in Übereinstimmung mit dem Erzeugen eines TDC Signalimpulses.
Bei Schritt 201 wird eine normale Steuerung durchgeführt. Das bedeutet eine Prüfung der LCMDM Karte wird durchgeführt in Übereinstimmung mit den Motorumdrehungen NE und dem absoluten inneren Druck PBA im Luftansaugrohr und der Kartenwert LCMDM für den Ventilwegwert LCMD wird berechnet. Der Kartenwert LCMDM wird so eingestellt, dass in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Karte des Abgasrückflussvolumens das Zielabgasrückflussvolumen übereinstimmt, das im Voraus bestimmt wurde.
Dann wird eine Prüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Lufttreibstoffverhältnisvariationsmarkierung FSP auf „1" gesetzt wurde (Schritt S202).
Wenn die Markierung FSP = 0 ist und die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung nicht ausgeführt wird, wird der Prozess unmittelbar beendet. Wenn die Markierung FSP = 1 ist und die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung gegenwärtig durchgeführt wird, wird der bei Schritt 201 erhaltene Ventilwegwert LCMD mit dem Korrekturkoeffizienten KSP multipliziert, welcher auf einen Wert kleiner als 1 festgelegt wird, so dass der Ventilwegwert reduziert ist (Schritt S203).
Durch den Prozess in 29 während der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung wird der Ventilwegwert LCMD des EGR Ventils 122 korrigiert und reduziert. Das bedeutet, da das Abgasrückflussvolumen reduziert wird, so dass es weniger ist als wenn eine normale Steuerung durchgeführt wird, dass es möglich ist, gegenteilige Beeinflussungen zu reduzieren wie eine Verzögerung in dem Ansprechen des EGR Ventils 122, die durch die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariation hervorgerufen und fortgesetzt wird, einen bevorzugten Betrieb durchzuführen. Dieser Prozess wird durchgeführt während die folgenden Probleme berücksichtigt werden. Da das Abgasrückflussvolumen (der Ventilweg des EGR Ventils 122) in Übereinstimmung mit dem zugewiesenen Lufttreibstoffverhältnis geändert wird, wenn während des Ausführens der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung, das selbe Abgasrückflussvolumen wie im normalen Steuerung in Übereinstimmung mit dem Lufttreibstoffverhältnisvariation eingestellt ist, kann eine gewünschte Charakteristik nicht erreicht werden durch eine Verzögerung in dem Ansprechen des EGR Ventils 122 oder eine Verzögerung in der Bewegung des Rückflussgases. Wenn das Abgasrückflussvolumen reduziert ist, oder wenn der Abflussrückfluss angehalten wird, können gegenteilige Beeinflussungen, wie eine Verzögerung in dem Ansprechen des EGR Ventils 122, unterdrückt werden.
Sowohl eine Verzögerung in der Zündsteuerzeit als auch eine Reduktion in dem Abgasrückflussvolumen dienen dazu, die Temperatur des Abgases zu erhöhen. Eine Erhöhung in der Temperatur des NOx Absorptionsmittel kann daher beschleunigt werden und eine bevorzugte Charakteristik kann für die Temperaturerhöhung erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht begrenz auf diese Ausführungsform und kann verschieden modifiziert werden. In dem Prozess in 29 während der Durchführung der Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariationssteuerung ist der Ventilwegwert LCND reduziert und der Abgasrückflussbetrieb wird durchgeführt. Wenn jedoch LCMD gleich 0 ist, kann der Abgasrückfluss angehalten werden.
Der innere Verbrennungsmotor ist nicht begrenzt auf einen, der Treibstoff in ein Luftansaugrohr einspritzt, sondern kann auch einen beinhalten, der Treibstoff direkt in die Verbrennungskammer jedes Zylinders spritzt.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, die in einem kurzen Zeitintervall die Temperatur des NOx Absorptionsmittels erhöhen kann auf eine Temperatur, die ausreichend ist für das Abgeben von SOx, und das SOx effiziente entfernen kann, das durch die NOx Absorptionsvorrichtung absorbiert wurde.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung für einen inneren Verbrennungsmotor bereitzustellen, der schnell die Temperatur des NOx Absorptionsmittels erhöhen kann und SOx schnell entfernen kann, ohne gegenteiliges Beeinflussen der Betriebsleistung des Motors.
Wie es zuvor beschrieben ist, gemäß der Erfindung, wird, wenn die Kurzintervalllufttreibstoffverhältnisvariation gesteuert ist, das Abgasrückflussvolumen reduziert. Wenn des Weiteren das Lufttreibstoffverhältnis so eingestellt ist, dass es fetter ist als stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis, wird die Zündsteuerzeit verzögert und wenn das Lufttreibstoffverhältnis so eingestellt ist, dass es magerer ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis, wird die Zündsteuerzeit beschleunigt. Eine Änderung in dem Motorausgabedrehmoment, das auftritt, wenn das Lufttreibstoffverhältnis verändert wird durch Verlangsamen oder Beschleunigung der Zündsteuerzeit, kann unterdrückt werden. Gegenteilige Beeinflussung, wie eine Verzögerung in dem Ansprechen der Abgasrückflusseinheit durch eine Reduktion in dem Abgasrückflussvolumen, können reduziert werden und ein bevorzugter Betrieb kann beibehalten werden.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für das Abgassystem eines inneren Verbrennungsmotors, aufweisend: Stickoxidreinigungsmittel zum Absorbieren des Stickoxids in den Abgasen in einer mageren Abgasbedingung; Verschlechterungserkennungsmittel für das Erkennen der Verschlechterung des Stickoxidreinigungsmittels; Lufttreibstoffverhältnis-Änderungsmittel zum Ändern des Lufttreibstoffverhältnisses der Lufttreibstoffmischung, die einem inneren Verbrennungsmotor zugeführt wird, wenn die Verschlechterung des Stickoxidreinigungsmittels durch das Verschlechterungserkennungsmittel während eines vorgegebenen Abschnittes, der auf drei Sekunden oder weniger festgelegt wurde, erkannt wurde, um abwechselnd magerer oder fetter als ein stöchiometrisches Lufttreibstoffverhältnis zu sein, wobei das Lufttreibstoffverhältnis, das fetter als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis ist, geändert wird, um geringer als 13 zu sein; und Verschlechterungs-Wiederherstellungsmittel für das Durchführen einer Verschlechterungs-Wiederherstellung, wenn die Temperatur des Stickoxidreinigungsmittels eine Verschlechterungs-Wiederherstellungstemperatur übersteigt, die dem Betrieb des Lufttreibstoffverhältnis-Änderungsmittels folgt, indem ein Lufttreibstoffverhältnis beibehalten wird, das fetter ist als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis für eine angemessene Verschlechterungs-Wiederherstellungszeit.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die vorgegebene Zeit eine passende Zeitdauer zum Beeinflussen der Höhe der Temperatur des Stickoxidreinigungsmittels ist.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das vorgegebene Intervall der Summe magere Zeit plus fette Zeit entspricht, wobei die magere Zeit, in der das Lufttreibstoffverhältnis magerer als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis ist, als eine Dauer von zwei Sekunden oder weniger vorgegeben ist, und die fette Zeit, in der das Lufttreibstoffverhältnis fetter als das stöchiometrische Lufttreibstoffverhältnis ist, als die Hälfte der mageren Zeit oder kürzer vorgegeben ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, des weiteren aufweisend einen Dreiwegekatalysator, der unmittelbar nahe stromabwärts hinter dem Motor angeordnet ist, wobei das Stickoxidreinigungsmittel stromabwärts von dem Dreiwegekatalysator angeordnet ist, und im Wesentlichen dieselbe Dauer für die magere Zeit und die fette Zeit eingestellt ist.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verschlechterungs-Wiederherstellungszeit in Übereinstimmung mit dem Volumen von SOx eingestellt ist, das in der Stickoxidreinigungsvorrichtung zu derselben Zeit angesammelt ist, wenn die Verschlechterung erkannt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Verschlechterungs-Wiederherstellungszeit als eine Zeit festgelegt ist, die für die Reduzierung von im Wesentlichen dem gesamten aufgenommenen SOx benötigt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, des Weiteren aufweisend einen Regler für einen inneren Verbrennungsmotor, vorgesehen für das Abgassystem eines inneren Verbrennungsmotors, wobei der Regler aufweist: Abgasrückflussmittel zum Rückführen von Abgasen zu einem Ansaugsystem; Abgasrückflussregelmittel für ein Reduzieren des Volumens des Abgases während des Betriebs des Lufttreibstoffverhältnis-Änderungsmittels, die durch das Abgasrückflussmittel zurückgeführt werden; und Zündungszeitregelmittel für ein Verzögern der Zündungszeiten, wenn das Lufttreibstoffverhältnis, das durch das Lufttreibstoffverhältnis-Änderungsmittel eingestellt wird, fetter ist, und zum Fortschreiten der Zündungszeiten, wenn das Lufttreibstoffverhältnis, das durch das Lufttreibstoffverhältnis-Änderungsmittel eingestellt ist, magerer ist.