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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem und ein
Regenerierungsverfahren für
einen Verbrennungsmotor nach einer SOx-Vergiftung.
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2. Beschreibung der einschlägig verwandten
Technik
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NOx-Katalysatoren
vom Okklusions- und Reduktionstyp (im folgenden einfach als „NOx-Katalysatoren" bezeichnet) wurden
entwickelt, um Stickoxide (NOx) in den Abgasen oder Emissionen,
die von Verbrennungsmotoren abgegeben werden, insbesondere solchen,
die eine magere Verbrennung durchführen, zu reinigen oder zu beseitigen.
Das heißt,
in den Fällen,
in denen die Atmosphäre
um solch einen NOx-Katalysator eine hohe Sauerstoffkonzentration
aufweist, speichert der NOx-Katalysator das NOx im Abgas oder in
der Emission, während der
Katalysator in den Fällen,
in denen die Atmosphäre
um den Katalysator eine niedrige Sauerstoffkonzentration aufweist
und reduzierende Komponenten in Form von unverbrannten Komponenten
des Kraftstoffs (im folgenden auch als „Kohlenwasserstoffe (HC)" bezeichnet) enthält, das
in ihm gespeicherte NOx freisetzt, so dass das NOx von den unverbrannten
Komponenten reduziert werden kann, wodurch das Abgas gereinigt oder
gesäubert
wird. In dem NOx-Katalysator
vom Okklusions- und Reduktionstyp werden Schwefeloxide (SOx) im
Abgas ähnlich
wie das NOx gespeichert, so dass die Abgasreinigungsfunktion des
NOx-Katalysators
abnehmen kann, wenn die Menge an gespeicherten Schwefeloxiden im
NOx-Katalysator zunimmt. Infolgedessen entstehen die folgenden Probleme:
das NOx im Abgas kann nicht in zufrieden stellendem Maß gereinigt oder
entfernt werden, oder die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators
ist herabgesetzt.
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Angesichts
der genannten Probleme wurde eine spezielle Steuerung (im folgenden
als „Regenerierungssteuerung
nach SOx-Vergiftung" bezeichnet) vorgeschlagen,
in der die Temperatur des NOx-Katalysators, in dem eine erhöhte Menge
an Schwefeloxiden (SOx) gespeichert ist, erhöht wird und dieser gleichzeitig
einer Atmosphäre
ausgesetzt wird, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem vorgegebenen Luft/Kxaftstoff-Verhältnis in
Anwesenheit von HC einschließt,
um zu bewirken, dass das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx aus
diesem freigesetzt oder desorbiert wird, wodurch die NOx-Abgasreinigungs- oder
-säuberungsfunktion
des NOx-Katalysators wiederhergestellt wird (siehe z.B. ein erstes
Patentdokument: die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 07-217474).
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Jedoch
wird entsprechend der Freisetzung des im NOx-Katalysator gespeicherten
SOx Schwefelwasserstoff erzeugt, was zu dem anderen Problem führt, dass
das in die Atmosphäre
abgegebene Abgas faulig oder unangenehm riecht. Um diesem Problem
gerecht zu werden, wurden Verfahren offenbart, in denen mit dem
Ziel der Verhinderung, dass während
der Freisetzung des SOx aus dem NOx-Katalysator in kurzer Zeit eine
große
Menge an SOx erzeugt wird, der Betrieb des Verbrennungsmotors so gesteuert
wird, dass der Grad der SOx-Freisetzung aufgrund der SOx-Menge,
die im NOx-Katalysator gespeichert ist, gesteuert wird (siehe z.B.
ein zweites und ein drittes Patentdokument: die japanischen Patent-Offenlegungsschriften
Nr. 2000-161107 und 2001-304020).
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Die
Abgasreinigungsfunktion und die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators
werden dadurch, dass das SOx im NOx-Katalysator gespeichert ist, herabgesetzt,
und somit ist es notwendig, das SOx unter der Einwirkung der Regenerierungssteuerung nach
SOx-Vergiftung aus dem NOx-Katalysator freizusetzen. Man beachte
hierbei, dass die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators entsprechend
der Menge des im NOx-Katalysator
gespeicherten SOx variiert. Unter der Annahme, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das im Laufe der Regenierungssteuerung nach einer SOx-Vergiftung in den NOx-Katalysator
strömt,
konstant ist oder auf ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt
ist, könnte
der HC im Abgas in die Atmosphäre
emittiert oder ausgestoßen
werden, ohne durch die Oxidation durch den NOx-Katalysator gereinigt
oder beseitigt worden zu sein, wodurch weißer Rauch entstehen kann.
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US 6,199,372 B1 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regenerierung eines NOx-Katalysators
für einen
Dieselmotor, die in der Lage sind, den NOx-Katalysator, dessen Leistung aufgrund
des angesammelten SOx herabgesetzt ist, zu regenerieren. Zu diesem
Zweck schließt
die Regenerierungsvorrichtung folgendes ein: einen NOx-Katalysator
in einem Abgasrohr, eine Düse
zum Zusetzen von reduzierendem Kraftstoff, ein Strömungsraten-Steuerventil
zur Steuerung der Zufuhrrate von reduzierendem Kraftstoff, der der
Düse zum
Zusetzen von reduzierendem Kraftstoff zugeführt wird, einen Einlasstemperatursensor
für den
NOx-Katalysator und eine Regenerierungssteuereinheit zur Berechnung
der SOx-Menge, die während
eines Zeitraums, in dem die Einlasstemperatur nicht höher ist
als ein vorgegebener Wert, im NOx-Katalysator aufgenommen wird, wobei
eine Null-Zufuhrraten-Anweisung an das Strömungssteuerventil ausgegeben
ist, und zur Ausgabe einer Anweisung, eine Menge an dem reduzierenden Kraftstoff
zuzuführen,
die größer ist
als eine vorgegebene Menge und die der Betriebsbedingung des Dieselmotors
angemessen ist, wenn die Einlasstemperatur einen vorgegebenen Wert überschreitet
und mit der Zugabe von reduzierendem Kraftstoff begonnen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben genannten Probleme
gemacht und hat zur Aufgabe, ein Abgasreinigungssystem und ein Regenerierungsverfahren
nach einer SOx-Vergiftung für einen
Verbrennungsmotor zu schaffen, der mit einem NOx-Katalysator ausgerüstet ist,
der dafür
ausgelegt ist, das NOx in einem Abgas zu speichern und zu reduzieren,
und die in der Lage sind, zu verhindern, dass eine große HC-Menge
in die Atmosphäre
abgegeben wird, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch unterdrückt wird,
wenn das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx unter der Regenerierungssteuerung
nach einer SOx-Vergiftung freigesetzt wird.
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Die
vorliegende Erfindung richtet ihr Augenmerk auf die SOx-Menge, die
in einem NOx-Katalysator gespeichert ist, um die oben genannten
Probleme zu lösen.
Genauer wird die Tatsache berücksichtigt,
dass die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators abnimmt, wenn die SOx-Menge,
die im NOx-Katalysator gespeichert ist, zunimmt.
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Entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird somit ein Abgasreinigungssystem für einen
Verbrennungsmotor mit einem NOx-Katalysator geschaffen, der in der
Abgasleitung angeordnet ist, um NOx- in einem Abgas, das vom Motor
ausgestoßen
wird, zu speichern und zu reduzieren. Das Abgasreinigungssystem
schließt
folgendes ein: einen SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt, der eine SOx-Menge
schätzt,
die im NOx-Katalysator gespeichert ist; einen Steuerabschnitt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator strömt,
steuert; einen Abschnitt für
eine Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung, der durch Steuerung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, auf ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis mittels
des Steuerabschnitts für
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases bewirkt, dass das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx aus
diesem freigesetzt wird, wenn die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzte
Menge an gespeichertem SOx größer wird als
eine vorgegebene SOx-Speichermenge; und einen HC-Konzentrationsdetektor, der in der Abgasleitung
an einer Stelle stromabwärts
vom NOx-Katalysator
angeordnet ist, um eine HC-Konzentration im Abgas zu erfassen. Wenn
das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx vom Abschnitt für eine Regenerierung
nach einer SOx-Vergiftung freigesetzt wird, steuert der Steuerabschnitt
für das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, entsprechend
der Abnahme der SOx-Speichermenge, die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzt wird,
in Richtung auf die fette Seite, wodurch die vom HC-Konzentrationsdetektor
erfasste HC-Konzentration so eingestellt wird, dass sie bei oder
unter einer vorgegebenen HC-Konzentration liegt.
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Wie
oben angegeben, reinigt oder säubert der
NOx-Katalysator das Abgas, indem er das NOx im Abgas in sich speichert,
wenn die Atmosphäre
um den Katalysator eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweist, und
indem er das im Katalysator gespeicherte NOx reduziert, wenn die
Atmosphäre
um den Katalysator eine niedrige Sauerstoffkonzentration aufweist,
wobei unverbrannte Kraftstoffkomponenten, bei denen es sich um reduzierende
Komponenten handelt, vorhanden sind. Andererseits wird auch das
SOx im Abgas vom NOx-Katalysator gespeichert, so dass die Abgasreinigungsfunktion
und die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators abnehmen, wenn die
gespeicherte SOx-Menge zunimmt.
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Um
das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx aus diesem zu entfernen,
wird daher eine SOx-Vergiftungsregenierung vom Abschnitt für eine Regenerierung
nach einer SOx-Vergiftung durchgeführt. Genauer wird die Regenerierung
nach einer SOx-Vergiftung
durchgeführt,
wenn die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzte Menge
an im NOx-Katalysator gespeichertem SOx größer wird als eine vorgegebene
SOx-Speichermenge. Somit ist die vorgegebene SOx-Speichermenge ein
Schwellenwert für
die Bestimmung, ob der NOx-Katalysator der Regenerierungssteuerung
nach einer SOx-Vergiftung unterzogen werden soll, und er wird u.a.
aufgrund der Leistungsfähigkeit
des NOx-Katalysators festgestellt oder erhalten.
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Hierbei
schätzt
der SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
die SOx-Menge, die im NOx-Katalysator gespeichert ist, aufgrund
der Betriebszeit des Verbrennungsmotors, der Schwefelkonzentration
im Kraftstoff usw. Der SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt schätzt nicht
nur eine zunehmende SOx-Menge, die im NOx-Katalysator gespeichert
wird, sondern auch eine abnehmende SOx-Menge, die unter der Regenerierungssteuerung nach
einer SOx-Vergiftung aus dem NOx-Katalysator freigesetzt wird. Die
abnehmende SOx-Speichermenge wird anhand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases, das während
der Regenerierungssteuerung nach einer SOx-Vergiftung in den NOx-Katalysator
strömt,
des Zeitraums, über
den die Regenerierungssteuerung nach einer SOx-Vergiftung durchgeführt wird,
usw. geschätzt.
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Wenn
die Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung durchgeführt wird,
steuert der Abschnitt zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, auf ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wodurch
dem NOx-Katalysator Kohlenwasserstoffe (HC) in Form eines Reduzierungsmittels
zugeführt
werden. Infolgedessen kann das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx
aus diesem freigesetzt oder desorbiert werden. Somit ist das vorgegebene
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, mit dem dem NOx-Katalysator eine HC-Menge zugeführt wird,
die notwendig ist, um das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx aus
diesem freizusetzen. Hierbei wird die Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases mittels des Abschnitts zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases u.a. dadurch durchgeführt, dass dem Abgas Kraftstoff
zugesetzt wird oder dass die Menge und die Zeit der Kraftstoffeinspritzung
in die Brennkammern des Verbrennungsmotors eingestellt werden. In
diesem Fall variiert jedoch die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators entsprechend
der im NOx-Katalysator gespeicherten SOx-Menge. Falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, konstant ist, ergibt sich
daher die Sorge, dass der HC im Abgas in die Atmosphäre abgegeben werden
könnte,
ohne im NOx-Katalysator oxidiert worden zu sein, da die Oxidationsfunktion
des NOx-Katalysators abnimmt, wenn eine große SOx-Menge im NOx-Katalysator gespeichert
ist.
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Wenn
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, im Laufe der Regenerierungssteuerung
nach einer SOx-Vergiftung gesteuert bzw. geregelt wird, steuert
daher der Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator
strömt, entsprechend
einer Abnahme der geschätzten SOx-Speichermenge
zur fetten Seite hin, um zu verhindern, dass eine große HC-Menge
im Abgas enthalten ist, das aus dem NOx-Katalysator strömt. Dies dient
dazu, die HC-Konzentration, die vom HC-Konzentrationsdetektor erfasst
wird, auf oder unter die vorgegebene HC-Konzentration zu senken. Hierbei ist
die vorgegebene HC-Konzentration eine HC-Konzentration, die im Abgas, das aus
dem NOx-Katalysator strömt,
zulässig
ist. Die vorgegebene HC-Konzentration wird abhängig von der Bedingung, dass der
weiße
Rauch von der großen
HC-Menge erzeugt wird, falls eine hohe HC-Konzentration im Abgas
vorliegt, festgelegt.
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Die
im NOx-Katalysator gespeicherte SOx-Menge nimmt durch die Durchführung der
Regenerierungssteuerung nach einer SOx-Vergiftung allmählich ab,
daher wird auch die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators allmählich wieder
hergestellt. In Fällen,
in denen die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators noch niedrig
ist, d.h. in dem Fall, dass die Regenerierungssteuerung nach einer SOx-Vergiftung
gerade gestartet wurde, wird somit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator
strömt,
zur mageren Seite hin gesteuert, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, wird zur fetten Seite hin
gesteuert, wenn die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators allmählich wieder
hergestellt wird, d.h. wenn die SOx-Speichermenge im NOx-Katalysator
abnimmt, wodurch dem NOx-Katalysator
eine HC-Menge, die der Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators entspricht,
zugeführt
werden kann. Infolgedessen kann die HC-Konzentration im Abgas, das
aus dem NOx-Katalysator strömt,
auf oder unter eine vorgegebene HC-Konzentration gedrückt werden,
wodurch es möglich
ist, zu verhindern, dass eine große HC-Menge in die Atmosphäre ausgestoßen oder emittiert wird.
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Während der
Zeit, in der das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx unter der Regenerierungssteuerung
nach einer SOx-Vergiftung aus diesem freigesetzt wird, kann der
Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, wenn die
vom HC-Konzentrationsdetektor erfasste HC-Konzentration eine vorgegebene
HC-Konzentration,
bei der weißer
Rauch vermieden wird, überschreitet,
vorzugsweise das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator strömt,
zur mageren Seite hin steuern.
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Das
heißt,
in dem oben genannten Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor wird die
Abgabe einer großen
HC-Menge in die Atmosphäre
dadurch unterdrückt,
dass die HC-Konzentration des Abgases, die vom HC-Konzentrations detektor erfasst
wird, auf oder unter die vorgegebene HC-Konzentration gesteuert
wird. Falls die vom HC-Konzentrationsdetektor erfasste HC-Konzentration
nur wenig unterhalb der vorgegebenen HC-Konzentration liegt, besteht
in dieser Situation die Sorge, dass weißer Rauch entsteht, wenn die
HC-Menge, die vom Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, u.a. aufgrund einer
abrupten Änderung
der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors plötzlich erhöht wird. Wenn die HC-Konzentration
des Abgases, die vom HC-Konzentrationsdetektor erfasst wird, zwar niedriger
ist als die vorgegebene HC-Konzentration, aber eine HC-Konzentration,
mit der weißer
Rauch vermieden wird, aber welche die Entstehung von weißem Rauch
bewirken könnte, überschreitet,
korrigiert somit der Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zur mageren
Seite hin, so dass es ein besser geeignetes Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird.
Der Grund dafür
ist, dass bestimmt werden kann, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases in der oben genannten Steuerung, mit der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases entsprechend einer Abnahme der SOx-Speichermenge zur fetten Seite
hin gesteuert wurde, zu weit zur fetten Seite hin gesteuert wurde.
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Wenn
die Besorgnis besteht, dass u.a. abhängig vom Betriebszustand des
Verbrennungsmotors weißer
Rauch entstehen könnte,
auch wenn die HC-Konzentration des Abgases bei oder unter der vorgegebenen
HC-Konzentration liegt, wird infolgedessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases bei der Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases durch den Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases zur mageren Seite hin korrigiert. Infolgedessen ist
es möglich, die
Abgabe einer großen
HC-Menge in die Atmosphäre
zu verhindern, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch zuverlässiger verhindert
werden kann.
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Um
die genannten Probleme zu lösen,
wird gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Abgasreinigungssystem
für einen
Verbrennungsmotor mit einem NOx-Katalysator geschaffen, der in der
Abgasleitung angeordnet ist, um NOx in einem Abgas, das vom Motor
ausgestoßen wird,
zu speichern und zu reduzieren. Das System schließt folgendes
ein: einen SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt, der eine SOx-Menge
schätzt, die
im NOx-Katalysator gespeichert ist; einen Steuerabschnitt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator strömt,
steuert; einen Abschnitt für
eine Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung, der durch Regelung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, auf ein vorgegebenes Luft/-Kraftstoff-Verhältnis mittels
des Steuerabschnitts für
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases bewirkt, dass das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx
aus diesem freigesetzt wird, wenn die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzte
Menge an gespeichertem SOx größer wird
als eine vorgegebene SOx-Speichermenge; und einen HC-Konzentrationsdetektor,
der in der Abgasleitung an einer Stelle stromabwärts vom NOx-Katalysator angeordnet ist, um eine
HC-Konzentration im Abgas zu erfassen. Wenn das im NOx-Katalysator
gespeicherte SOx vom Abschnitt für
eine Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung freigesetzt wird, steuert
der Steuerabschnitt für
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator
strömt,
entsprechend der Abnahme der SOx-Speichermenge, die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzt
wird, in Richtung auf die fette Seite und wenn die vom HC-Konzentrationsdetektor
erfasste HC-Konzentration während
der Steuerung eine vorgegebene HC-Konzentration, mit der weißer Rauch
begrenzt wird, überschreitet,
korrigiert der Steuerabschnitt für das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Katalysator
strömt,
in Richtung auf die magere Seite.
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Hierbei
besteht eine Beziehung zwischen der geschätzten SOx-Speichermenge und
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, wenn das im NOx-Katalysator
gespeicherte SOx durch den Abschnitt zur Regenerierung nach einer
SOx-Vergiftung aus diesem freigesetzt wird, wie oben angegeben.
Das heißt,
die Freisetzung des gespeicherten SOx aus dem NOx-Katalysator wird
dadurch durchgeführt,
dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, entsprechend der Abnahme
der im NOx-Katalysator gespeicherten SOx-Menge fetter gemacht wird.
Wenn die vom HC-Konzentrationsdetektor erfasste HC-Konzentration
jedoch die HC-Konzentration überschreitet,
bei der weißer
Rauch begrenzt wird, führt
der Steuerabschnitt für
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases in diesem Fall während
der Steuerung, mit der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf die fette Seite
gebracht wird, die Korrektur durch, mit der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases zur mageren Seite hin umgekehrt wird. Mit dieser Korrektur
wird das Luft/-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, nachdem es einmal auf ein zu fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert
wurde, zu einem geeigneten Luft/Kraftstoff-Verhältnis gemacht, bei dem weniger Grund
zur Besorgnis besteht, dass eine große HC-Menge in die Atmosphäre ausgestoßen wird,
um weißen
Rauch zu erzeugen. Somit ist die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch
begrenzt wird, ein Schwellenwert für die HC-Konzentration, die
durch die Bedingung, dass aufgrund der HC-Konzentration im Abgas
weißer
Rauch erzeugt wird, bestimmt wird.
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Damit
wird dem NOx-Katalysator eine HC-Menge zugeführt, die der Oxidationsfunktion
des NOx-Katalysators entspricht, und wenn die HC-Konzentration des
Abgases die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch begrenzt wird, überschreitet,
wird die Korrektur durchgeführt,
mit der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, zur mageren Seite hin gesteuert
wird. Infolgedessen kann die HC-Konzentration im Abgas, das aus
dem NOx-Katalysator strömt,
auf oder unter die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch begrenzt wird und
oberhalb derer weißer
Rauch entstehen könnte,
gedrückt
werden, wodurch es möglich ist,
zu verhindern, dass eine große
HC-Menge in die Atmosphäre
abgegeben wird, wodurch die Entstehung von weißem Rauch verhindert wird.
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Wenn
die Häufigkeit
der Korrekturen, die vom Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases durchgeführt
werden, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases zur mageren Seite hin zu steuern, bei oder über einer
vorgegebenen Häufigkeit
(d.h. einer vorgegebenen Zahl von Korrekturen) liegt oder wenn ein
Korrekturbetrag des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases bei der oben
genannten Korrektur größer wird
als ein vorgegebener Korrekturbetrag, wird die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzte
SOx-Speichermenge nach oben korrigiert.
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Die
oben genannte Korrektur, bei der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases zur mageren Seite hin gesteuert wird, wird im Laufe der
Steuerung, mit der das Luft/-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, zur fetten Seite hin gesteuert
wird, entsprechend einer Abnahme der SOx-Speichermenge im NOx-Katalysator durchgeführt, um
das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx aus diesem freizusetzen.
Hierbei ist zu beachten, dass diese Korrektur durchgeführt wird, wenn
bestimmt wird, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das vom
Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases gesteuert
wird, zu weit zur fetten Seite hin gesteuert wurde. Daher bedeutet
die Durchführung
einer solchen Korrektur, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, aus dem Bereich eines angemessenen
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
herausfallen könnte,
oder tatsächlich
außerhalb
von diesem liegt.
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Als
Grund für
die Entstehung einer solchen Situation wird folgendes angenommen:
bei der Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, die vom
Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases durchgeführt wird, ist
die SOx-Speichermenge, die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzt
wird, kleiner als die SOx-Menge, die tatsächlich im NOx-Katalysator gespeichert
ist. Das heißt,
es wird angenommen, dass die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzte SOx-Speichermenge
kleiner ist als die aktuelle SOx-Speichermenge, und dass somit die verbliebene
Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators zu hoch bestimmt wird, was
zur Folge hat, dass der Abschnitt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator strömt,
zu weit zur fetten Seite hin steuert, daher wird die oben genannte
Korrektur durchgeführt.
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Es
wird angenommen, dass, wenn die oben genannte Korrektur mit der
vorgegebenen Häufigkeit oder öfter durchgeführt wird,
anders ausgedrückt, wenn
die Korrektur, mit der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zur mageren
Seite hin gesteuert wird, mit der vorgegebenen Häufigkeit oder öfter durchgeführt wird,
eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzte SOx-Speichermenge
unter der aktuellen SOx-Speichermenge liegt. Somit wird eine Differenz
zwischen der vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzten SOx-Speichermenge und
der aktuellen SOx-Speichermenge durch die Durchführung der Korrektur, mit der
die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzte SOx-Speichermenge erhöht wird,
beseitigt, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator strömt,
genauer geschätzt
werden kann. Daher stellt die oben genannte vorgegebene Häufigkeit
einen Schwellenwert dar, um zu bestimmen, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit
besteht, dass die oben genannte Korrektur aufgrund dessen durchgeführt wird,
dass die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzte SOx-Speichermenge
unter der aktuellen SOx-Speichermenge liegt.
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Hierbei
kann es sich bei einem Parameter für die Bestimmung, dass eine
hohe Wahrscheinlichkeit dafür
vorliegt, dass die oben genannte Korrektur als Folge davon durchgeführt wird,
dass die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzte SOx-Speichermenge unter
der aktuellen SOx-Speichermenge liegt, um den Korrekturbetrag in
der oben genannten Korrektur handeln, d.h. um den Änderungsbetrag
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
der erforderlich ist, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases
zur mageren Seite des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses umgekehrt wird. Wenn
die vom SOx-Speichermengen-Schätzungsmittel
geschätzte SOx-Speichermenge
zu klein ist, führt
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, zu einem zu fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, so
dass die HC-Konzentration des Abgases hoch wird.
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Somit
wird angenommen, dass, wenn der Korrekturbetrag in der oben genannten
Korrektur über
einem vorgegebenen Korrekturbetrag liegt, eine hohe Wahrscheinlichkeit
besteht, dass die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzte SOx-Speichermenge unter
der aktuellen SOx-Speichermenge liegt, und somit wird die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzte
SOx-Speichermenge nach oben korrigiert. Damit ist es möglich, die
Differenz zwischen der vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt
geschätzten
SOx-Speichermenge und der aktuellen SOx-Speichermenge zu beseitigen,
wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx- Katalysator
strömt,
mit einem höheren
Grad an Genauigkeit geschätzt
werden kann. Hierbei ist der oben genannte vorgegebene Korrekturbetrag
ein Schwellenwert, um zu bestimmen, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit
besteht, dass die oben genannte Korrektur als Folge davon durchgeführt wird,
dass die vom SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzte SOx-Speichermenge
unter der aktuellen SOx-Speichermenge liegt.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die
oben genannten Probleme durch ein Regenerierungsverfahren für einen
Verbrennungsmotor nach einer SOx-Vergiftung gelöst werden, mit dem ein NOx-Katalysator
nach einer SOx-Vergiftung durch Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator,
welcher in der Abgasleitung des Verbrennungsmotors angeordnet ist,
strömt,
auf ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis geregelt wird, um dadurch
im NOx-Katalysator gespeichertes SOx aus diesem freizusetzen. Das
Verfahren schließt
folgendes ein: einen SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt, um eine im NOx-Katalysator
gespeicherte SOx-Menge zu schätzen;
einen Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung, um das im NOx-Katalysator
gespeicherte SOx aus diesem freizusetzen, indem man ein Abgas mit
vorgegebenem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den NOx-Katalysator strömen lässt; einen
HC-Konzentrations-Erfassungsschritt, um eine HC-Konzentration im Abgas an einer Stelle
stromabwärts
vom NOx-Katalysator zu erfassen; und einen HC-Konzentrations-Steuerschritt,
um durch Einstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das im
Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung in den NOx-Katalysator
strömt,
entsprechend der abnehmenden SOx-Speichermenge, die im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt
geschätzt
wird, zur fetteren Seite hin die im HC-Konzentrations-Erfassungsschritt
erfasste HC-Konzentration auf oder unter eine vorgegebene HC-Konzentration zu
steuern.
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Im
erfindungsgemäßen Regenerierungsschritt
nach einer SOx-Vergiftung werden durch die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator
strömt,
auf das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis dem NOx-Katalysator Kohlenwasserstoffe
(HC) in Form eines Reduzierungsmittels zugeführt, wodurch das im NOx-Katalysator
gespeicherte SOx aus diesem freigesetzt oder desorbiert wird. Hierbei
ist zu beachten, dass das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases ist, mit dem dem NOx-Katalysator HC in einer Menge zugeführt wird,
die notwendig ist, um das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx aus
diesem freizusetzen.
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Vorzugsweise
wird im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt
der vorliegenden Erfindung die SOx-Menge, die im NOx-Katalysator
gespeichert ist, u.a. aufgrund der Betriebszeit des Verbrennungsmotors
und der Schwefelkonzentration im Kraftstoff geschätzt, und
die SOx-Speichermenge, die dadurch gesenkt wird, dass das SOx aus
dem NOx-Katalysator freigesetzt oder desorbiert wird, wird ebenfalls aufgrund
des Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das im Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung in den
NOx-Katalysator strömt,
oder des Zeitraums, über
den der Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung durchgeführt wird,
geschätzt.
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Im
HC-Konzentrations-Steuerschritt der vorliegenden Erfindung wird
das Luft/-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das im Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung
in den NOx-Katalysator strömt, entsprechend
der abnehmenden SOx-Speichermenge, die im SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt geschätzt wird,
zur fetten Seite hin gesteuert. Dies ist gleichbedeutend damit,
dass der Abschnitt zur Steuerung des Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, entsprechend der Abnahme
der geschätzten
SOx-Speichermenge zur fetten Seite hin steuert. Dies dient dazu,
die HC-Konzentration, die im HC-Konzentrations-Erfassungsschritt
erfasst wird, auf oder unter die vorgegebene HC-Konzentration zu bringen. Hierbei ist
die vorgegebene HC-Konzentration ebenfalls eine HC-Konzentration,
die in dem Abgas, das aus dem NOx-Katalysator strömt, zulässig ist.
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Damit
kann die HC-Konzentration im Abgas, das im Regenerierungsschritt
nach einer SOx-Vergiftung aus dem NOx-Katalysator strömt, auf
oder unter die vorgegebene HC-Konzentration gedrückt werden, wodurch es möglich ist,
zu verhindern, dass eine große
HC-Menge in die Atmosphäre
ausgestoßen oder
emittiert wird.
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In
der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturschritt zur
Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das im
Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung in den NOx-Katalysator
strömt,
zur mageren Seite hin vorgesehen sein, wenn die im HC-Konzentrations-Erfassungsschritt
erfasste HC-Konzentration eine vorgegebene HC-Konzentration, bei
der weißer
Rauch verhindert wird, überschreitet.
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Hierbei
ist zu beachten, dass die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch
verhindert wird, zwar niedriger ist als die vorgegebene HC-Konzentration,
aber eine HC-Konzentration
ist, die zur Entstehung von weißem
Rauch führen
könnte,
falls die HC-Menge,
die vom Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, u.a. aufgrund einer
abrupten Änderung
der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors plötzlich steigen würde.
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Wenn
die HC-Konzentration des Abgases zwar bei oder unter der vorgegebenen
HC-Konzentration liegt, aber die HC-Konzentration überschreitet, bei
der weißer
Rauch verhindert ist, wird somit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases im Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung zur mageren Seite
hin korrigiert. Infolgedessen ist es möglich, die Abgabe einer großen HC-Menge
in die Atmosphäre zu
verhindern und dadurch die Erzeugung von weißem Rauch zuverlässiger zu
unterdrücken.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Regenerierungsverfahren
nach einer SOx-Vergiftung für
einen Verbrennungsmotor geschaffen, mit dem ein NOx-Katalysator
nach einer SOx-Vergiftung durch Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den in der Abgasleitung des Verbrennungsmotors
angeordneten NOx-Katalysator strömt,
auf ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird, um dadurch im
NOx-Katalysator gespeichertes SOx aus diesem freizusetzen. Das Verfahren
schließt
folgendes ein: einen SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt, um eine im NOx-Katalysator
gespeicherte SOx-Menge zu schätzen;
einen Regenerierungsschritt nach einer SOx-Vergiftung, um das im
NOx-Katalysator gespeicherte SOx aus diesem freizusetzen, indem
man ein Abgas mit vorgegebenem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den
NOx-Katalysator strömen
lässt;
einen HC-Konzentra tions-Erfassungsschritt, um eine HC-Konzentration
im Abgas an einer Stelle stromabwärts vom NOx-Katalysator zu
erfassen; einen Schritt zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, entsprechend der im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt
geschätzten
abnehmenden SOx-Speichermenge zur fetten Seite hin; und einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturschritt
zur Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das in
den NOx-Katalysator strömt,
zur mageren Seite hin, wenn die im HC-Konzentrations-Erfassungsschritt
erfasste HC-Konzentration eine vorgegebene HC-Konzentration, bei
der weißer
Rauch begrenzt wird, überschreitet.
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Damit
wird dem NOx-Katalysator eine HC-Menge zugeführt, die der Oxidationsfunktion
des NOx-Katalysators entspricht, und wenn die HC-Konzentration des
Abgases die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch begrenzt wird, überschreitet,
wird die Korrektur durchgeführt,
mit der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, zur mageren Seite umgekehrt
wird. Infolgedessen kann die HC-Konzentration im Abgas, das aus
dem NOx-Katalysator strömt,
auf oder unter die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch begrenzt wird und
oberhalb derer weißer
Rauch erzeugt werden könnte,
gedrückt,
wodurch verhindert werden kann, dass eine große HC-Menge in die Atmosphäre abgegeben
wird, und somit die Erzeugung von weißem Rauch verhindert wird.
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Hierbei
ist zu beachten, dass die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch
begrenzt wird, ein Schwellenwert für die HC-Konzentration ist,
der aufgrund der Bedingung festgelegt wird, dass weißer Rauch
erzeugt wird, weil die HC-Konzentration des Abgases hoch wird.
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In
der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise ein Schritt zur Korrektur
der geschätzten SOx-Speichermenge
vorgesehen sein, um die Korrektur durchzuführen, bei der die im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt
geschätzte
SOx-Speichermenge erhöht
wird, wenn die Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgas zur mageren Seite hin im Schritt zur Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
mit einer vorge gebenen Häufigkeit
oder öfter
durchgeführt
wird oder wenn der Korrekturbetrag des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases im Schritt zur Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
größer wird
als ein vorgegebener Korrekturbetrag.
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Es
wird angenommen, dass, wenn die oben genannte Korrektur mit der
vorgegebenen Häufigkeit oder öfter durchgeführt wird
oder wenn der Korrekturbetrag in der oben genannten Korrektur größer ist
als der vorgegebene Korrekturbetrag, die Wahrscheinlichkeit besteht,
dass die im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt geschätzte SOx-Speichermenge
kleiner ist als die aktuelle SOx-Speichermenge. Demgemäß wird eine
Differenz zwischen der im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt geschätzten SOx-Speichermenge
und der aktuellen SOx-Speichermenge durch Durchführung der Korrektur, bei der
die im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt
geschätzte
SOx-Speichermenge
erhöht wird,
beseitigt, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator strömt,
mit einem höheren
Grad an Genauigkeit geschätzt
werden kann. Hierbei ist zu beachten, dass die oben genannte vorgegebene
Häufigkeit
und der oben genannte vorgegebene Korrekturbetrag jeweils einen Schwellenwert
für die
Bestimmung darstellen, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht,
dass die oben genannte Korrektur als Folge davon durchgeführt wird,
dass die im SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt geschätzte SOx-Speichermenge
kleiner ist als die aktuelle SOx-Speichermenge.
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Die
genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit der begleitenden
Zeichnung ohne weiteres verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Blockschema, das den schematischen Aufbau eines Abgasreinigungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung und eines Verbrennungsmotors und seines Steuersystems
einschließlich
des Abgasreinigungssystems zeigt.
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2 ist
ein Ablaufschema, das die Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
eines Abgases, das in einen NOx-Katalysator strömt, während der Steuerung zur Regenerierung
eines SOx-vergifteten NOx-Katalysators im Abgasreinigungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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3 ist
ein zweites Ablaufschema, das die Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in einen NOx-Katalysator strömt, während der Steuerung zur Regenerierung
eines SOx-vergifteten NOx-Katalysators in dem Abgasreinigungssystem
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
des Abgasreinigungssystems für
einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführlich
mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
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<ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM>
-
1 ist
ein Blockschema, das den schematischen Aufbau eines Abgasreinigungssystems,
auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, zusammen mit
einem Verbrennungsmotor und seinem Steuersystem einschließlich des
Abgasreinigungssystems zeigt.
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Der
Verbrennungsmotor (im Folgenden auch einfach als Motor bezeichnet),
allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichnet, ist ein Viertaktmotor
mit vier Zylindern 2. Der Motor 1 ist mit Kraftstoff-Einspritzventilen 3,
einem für
jeden Zylinder 2, ausgestattet, um Kraftstoff direkt in
die Brennkammer jedes Zylinders 2 einzuspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzventile 3 sind
jeweils mit einem Akkumulator 4 verbunden, der dazu dient,
den Kraftstoff auf einen vorgegebenen Druck zu akkumulieren oder
zu verdichten. Der Akkumulator 4 steht über eine Kraftstoff-Zufuhrleitung 5 mit
einer Kraftstoffpumpe 6 in Verbindung.
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Ein
Einlasskrümmer 7 ist
solchermaßen
mit dem Motor oder dem Motor 1 verbunden, dass er über Einlassmündungen
(nicht dargestellt) jeweils mit den Brennkammern der einzelnen Zylinder 2 in Verbindung
steht. Hierbei wird die Kommunikation zwischen der Brennkammer jedes
Zylinders 2 und dessen zugehöriger Einlassmündung durch Öffnen und
Schließen
eines (nicht dargestellten) zugehörigen Einlassventils gesteuert.
Der Einlasskrümmer 7 ist
mit einer Einlassleitung 8 verbunden, an der ein Luftstrommesser 9 zur
Erzeugung eines elektrischen Signals, das der Masse der angesaugten
Luft entspricht, die durch die Einlassleitung 8 strömt, befestigt.
Eine Drosselklappe 10 ist in der Einlassleitung 8 an
einer Stelle unmittelbar stromaufwärts vom Einlasskrümmer 7 angeordnet,
um die Strömungsrate der
angesaugten Luft, die durch die Einlassleitung 8 strömt, anzupassen.
An der Drosselklappe 10 ist ein Drosselstellglied 11 in
Form eines Schrittmotors oder dergleichen angebracht, um die Drosselklappe 10 so anzutreiben,
dass sie sich öffnet
und schließt.
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Hierbei
ist ein Kreisellader (Turbolader) 17 vorgesehen, der dafür ausgelegt
ist, von einer Antriebsquelle in Form der Energie des Abgases aus den
jeweiligen Zylindern 2 angetrieben zu werden, um angesaugte
Luft, die von der Einlassleitung 8 zu den jeweiligen Zylindern 2 geliefert
wird, zu verdichten. Der Kreisellader 17 weist ein Kompressorgehäuse 17a auf,
das an der Einlassleitung 8 an einer Stelle zwischen dem
Luftströmungsmesser 9 und
der Drosselklappe 10 angeordnet ist, und ein Ladeluftkühler 18,
um die angesaugte Luft, deren Temperatur durch ihre Verdichtung
im Kompressorgehäuse 17a stark erhöht wurde,
zu kühlen,
ist an der Einlassleitung 8 an einer Stelle stromabwärts vom
Kompressorgehäuse 17a angeordnet.
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Andererseits
ist ein Auslasskrümmer 12 mit dem
Motor 1 verbunden, wobei dessen Zweigleitungen mit den
Brennkammern der einzelnen Zylinder 2 jeweils über Auslassmündungen
in Verbindung stehen. Hierbei wird die Kommunikation zwischen den Brennkammern
der einzelnen Zylinder 2 und deren zugehörigen Auslassmündungen
durch Öffnen
und Schließen
eines (nicht dargestellten) Auslassventils gesteuert. Darüber hinaus
ist ein Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 für die Zusetzung
von Kraftstoff zum Abgas, das in den Auslasskrümmer 12 strömt, am Auslasskrümmer 12 installiert.
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Der
Auslasskrümmer 12 ist
mit einem Turbinengehäuse 17b des
Kreiselladers 17 verbunden, das seinerseits mit einem Ende
einer Abgasleitung 13 verbunden ist, die an ihrem anderen
Ende mit einem (nicht dargestellten) Schalldämpfer verbunden ist. Darüber hinaus
ist ein NOx-Katalysator 16 an der Abgasleitung 13 an
einer Stelle stromabwärts
vom Turbinengehäuse 17b installiert,
um das Abgas, das vom Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, durch Speichern und
Reduzieren des NOx im Abgas zu reinigen oder zu säubern. Hierbei
ist zu beachten, dass ein Filter, das einen NOx-Katalysator trägt, zum Einfangen von teilchenförmigem Material
im Abgas anstelle des NOx-Katalysators 16 verwendet werden kann.
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Darüber hinaus
ist eine Auslassdrosselklappe 14 in der Abgasleitung 13 an
einer Stelle stromabwärts
vom NOx-Katalysator 16 angeordnet, um die Strömungsrate
des Abgases, das durch die Abgasleitung 13 strömt, einzustellen.
An der Auslassdrosselklappe 14 ist ein Drosselstellglied 15 in
Form eines Schrittmotors oder dergleichen angebracht, um die Auslassdrosselklappe 14 so
anzutreiben, dass sie sich öffnet
und schließt.
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Hierbei
werden die Kraftstoff-Einspritzventile 3 und das Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 durch
Steuersignale von einer elektronischen Steuereinheit 20 (im
Folgenden als ECU bezeichnet) betätigt, um sich zu öffnen und
zu schließen.
Das heißt,
die Einspritzzeit und die Einspritzmenge des Kraftstoffs sowohl
im Kraftstoff-Einspritzventil 3 als auch im Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 werden
für jedes
Ventil mittels Befehlen von der ECU 20 gesteuert.
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Ferner
ist ein Beschleunigungselementöffnungs-Sensor 19 elektrisch
mit der ECU 20 verbunden, so dass die ECU 20 ein
Signal vom Sensor 19 empfängt, das für den Öffnungsgrad oder Verstellweg
eines Gaspedals steht, und aufgrund dessen die Motorausgangsleistung
und dergleichen, die vom Verbrennungsmotor 1 gefordert
werden, berechnet. Darüber
hinaus ist ein Kurbelpositionssensor 33 elektrisch mit
der ECU 20 verbunden, so dass die ECU 20 ein Signal
vom Sensor 33 empfängt,
das für den
Drehwinkel einer Abtriebswelle oder Kurbelwelle des Verbrennungsmotors
steht und aufgrund dessen die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1,
die Zustände
der Betriebszyklen der jeweiligen Zylinder 2 und dergleichen
berechnet.
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Ein
Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 zur Erfassung der HC-Konzentration
im Abgas, das aus dem NOx-Katalysator 13 strömt, ist
an der Abgasleitung 13 an einer Stelle stromabwärts vom
NOx-Katalysator 16 installiert. Auch ist ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 32 zur
Erfassung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das aus dem
NOx-Katalysator 16 in die Abgasleitung 13 strömt, an der
Abgasleitung 13 an einer Stelle stromabwärts vom
NOx-Katalysator 16 und nahe dem Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 installiert.
Hierbei ist zu beachten, dass der Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 in
dieser Ausführungsform
einen HC-Konzentrationsdetektor 20d darstellt.
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Der
Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 und der Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 32 sind
jeweils elektrisch mit der ECU 20 verbunden. Der Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 erfasst
eine Spannung, die der HC-Konzentration im Abgas entspricht, und übermittelt
sie an die ECU 20, wodurch die HC-Konzentration im Abgas
von der ECU 20 erfasst wird. Ebenso erfasst der Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 32 eine
Spannung, die der Sauerstoffkonzentration im Abgas entspricht, und übermittelt sie
an die ECU 20, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases von der ECU 20 erfasst wird. Die Reinigung oder
Säuberung
des Abgases, das vom Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird,
wird durch das Abgasreinigungssystem durchgeführt, das u.a. aus diesen drei
Sensoren und dem NOx-Katalysator 16 besteht.
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Die
ECU 20 schließt
eine CPU, einen ROM, einen RAM und dergleichen ein, und der ROM
speichert Programme, um eine Reihe von verschiedenen Steuerungen
des Verbrennungsmotors 1 durchzuführen, Kennfelder, die relevante
Daten enthalten und dergleichen. In der vorliegenden Erfindung schließt das Abgasreinigungssystem
einen SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt 20a,
um die Speichermenge des im NOx-Katalysator 16 gespeicherten
SOx zu schätzen,
einen Abgas-Luft/Kraftstoff- (A/F-) Verhältnis-Steuerabschnitt 20b zur
Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, das in
den NOx-Katalysator 16 strömt, und einen SOx-Vergiftungs-Regenerierungsabschnitt 20c zur Freisetzung
des im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx ein. Diese
Komponenten oder Abschnitte sind Teil eines Steuerprogramms, das
im ROM der ECU 20 hinterlegt ist, und werden durch die
Ausführung
des Steuerprogramms durch die ECU 20 erreicht.
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Da
die Reinigungs- oder Säuberungsfähigkeit
des NOx-Katalysators aufgrund der Speicherung von SOx im NOx-Katalysator
herabgesetzt wird, wird hierbei von der ECU 20 die Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung durchgeführt, um das
im NOx-Katalysator gespeicherte SOx freizusetzen. Bei der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung wird durch Einstellen
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, auf
ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis die Betttemperatur des
NOx-Katalysators 16 auf eine geeignete Temperatur gesteuert, und
Kohlenwasserstoffe (HC) werden dem NOx-Katalysator 16 als
Reduktionsmittel zugeführt.
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Zu
dieser Zeit wird ein Einspritzbefehl von der ECU 20 an
das Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 ausgegeben,
so dass dem Abgas Kraftstoff durch das Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 zugesetzt
wird, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator 16 strömt,
angemessen eingestellt wird. Die Betttemperatur des NOx-Katalysators 16 wird
durch einen Teil des Kraftstoffs erhöht, der vom Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 dem
Abgas zugesetzt wird, das unter der Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators 16 oxidiert
wird, und der restliche Kraftstoff wird dem NOx-Katalysator 16 zugeführt, so dass
dadurch eine Menge an Reduzierungsmittel, die für die Steuerung zur Regenerierung
nach einer SOx-Vergiftung erforderlich ist, zugeführt werden kann.
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Die
Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases in der
Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung besteht in
der Schätzung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, aufgrund
des Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses,
das vom Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 32 erfasst
wird, und in der Steuerung der Menge des vom Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 zugesetzten
Kraftstoffs, um das geschätzte
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
einem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases anzugleichen.
Es ist bevorzugt, dass die Beziehung zwischen dem aktuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases
im NOx-Katalysator 16 und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das
vom Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 32 erfasst
wird, im Voraus durch Experimente oder dergleichen erhalten und
im ROM der ECU 20 als Kennfeld gespeichert wird.
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Hierbei
ist zu beachten, dass zwar das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, so eingestellt
wird, dass es dem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich
wird, um das im NOx-Katalysator gespeicherte SOx im Laufe der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung freizusetzen, wie oben
angegeben, die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators 16 jedoch
abnimmt, wenn die Menge an SOx, das im NOx-Katalysator gespeichert
wird, zunimmt. Wenn die Menge des SOx, das im NOx-Katalysator 16 gespeichert
ist, groß ist,
beispielsweise wenn die Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung gerade
gestartet wurde, würde
daher, falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, zu fett
ist, eine HC-Menge, die zuerst im NOx-Katalysator 16 oxidiert
werden sollte, den NOx-Katalysator 16 passieren, ohne oxidiert
zu werden, wodurch die Besorgnis entsteht, dass eine große HC-Menge
in die Atmosphäre
emittiert oder abgegeben wird, wodurch weißer Rauch entsteht.
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Mit
Bezug auf 2 wird somit auf die Funktionsweise
dieser Ausführungsform
eingegangen, d.h. die Steuerung zur Verhinderung, dass eine große HC-Menge
im Laufe der Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung
in die Atmosphäre abgegeben
wird, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch unterdrückt wird. 2 zeigt
ein Ablaufschema für
die Steuerung zur Verhinderung von weißem Rauch im Laufe der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung im NOx-Katalysator 16.
Hierbei ist zu beachten, dass diese Steuerung zusammen mit der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung von der ECU 20 ausgeführt wird.
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Zunächst wird
in Schritt S100 die SOx-Menge, die im NOx-Katalysator 16 gespeichert
ist, geschätzt.
Genauer wird, nachdem die letzte Steuerung zur Regenerierung nach
einer SOx-Vergiftung abgeschlossen wurde, die SOx-Menge, die im
NOx-Katalysator 16 gespeichert ist, anhand u.a. der Menge des
im Verbrennungsmotor 1 verbrauchten Kraftstoffs oder der
Fortbewegungsstrecke des Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor 1 installiert
ist, die mit der Menge an verbrauchtem Kraftstoff in Beziehung steht,
oder der Schwefelkonzentration im Kraftstoff des Verbrennungsmotors 1 geschätzt. Wenn
das Verfahren in Schritt 100 abgeschlossen ist, geht das von der
ECU 20 ausgeführte
Steuerprogramm zu Schritt S101 über.
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In
Schritt S101 wird bestimmt, ob die SOx-Speichermenge im NOx-Katalysator 16,
die in Schritt S100 geschätzt
wurde, über
einer vorgegebenen Speichermenge liegt oder nicht. Die vorgegebene
Speichermenge ist ein Schwellenwert für die Bestimmung, ob die im
NOx-Katalysator 16 gespeicherte SOx-Menge aufgrund der
Tatsache, dass die Abgasreinigungs- oder -säuberungsfunktion des NOx-Katalysators 16 gesunken
ist, weil eine große Menge
an SOx im NOx-Katalysator 16 gespeichert ist, freigesetzt
werden sollte. Wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge größer ist
als die vorgegebene Speichermenge, werden demgemäß die Prozesse des Schritts
S102 und folgende ausgeführt,
um das gespeicherte SOx aus dem NOx-Katalysator 16 freizusetzen,
wohingegen dann, wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass die im
NOx-Katalysator gespeicherte SOx-Menge bei oder unter der vorgegebenen Speichermenge
liegt, der Prozess von Schritt S100 erneut ausgeführt wird.
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In
Schritt S102 wird die HC-Konzentration im Abgas, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, vom HC-Konzentrationssensor 31 erfasst.
Wenn das Verfahren in S102 abgeschlossen wurde, geht das von der
ECU 20 ausgeführte
Steuerprogramm zu Schritt S103 über.
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In
Schritt S103 wird ein Luft/Kraftstoff- (A/F-) Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt und das
für die
Freisetzung des im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx
geeignet ist, aufgrund der vom Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 erfassten
HC-Konzentration im Abgas und der Menge des im NOx-Katalysator gespeicherten
SOx berechnet. Genauer wird unter Berücksichtigung der Tatsache,
dass die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators 16 abnimmt,
wenn die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte SOx-Menge zunimmt,
das geeignete Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases solchermaßen berechnet,
dass es zur mageren Seite hin verändert wird, wenn die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge groß ist,
und entsprechend der zunehmenden SOx-Menge, die aus dem NOx-Katalysator 16 freigesetzt
wird, zur fetten Seite hin verändert
wird. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
wird so eingestellt, dass die HC-Konzentration, die vom Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 zu
dieser Zeit erfasst wird, die vorgegebene HC-Konzentration nicht überschreitet.
Die Beziehung zwischen der HC-Konzentration, der SOx-Speichermenge
und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, wird
vorab durch Experimente oder dergleichen erhalten und im ROM der ECU 20 gespeichert.
Die vorgegebene HC-Konzentration,
auf die hierin Bezug genommen wird, ist ein Schwellenwert für die HC-Konzentration, oberhalb derer
bestimmt wird, dass in dem Abgas, das in die Atmosphäre abgegeben
wird, weißer
Rauch entstehen könnte.
Somit wird verhindert, dass bei der Freisetzung des im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx
eine große
HC-Menge in die Atmosphäre
abgegeben wird, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch unterdrückt werden
kann. Wenn der Prozess in Schritt S103 abgeschlossen wurde, geht
das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm zu Schritt S104 über.
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In
Schritt S104 wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator 16 strömt, durch
Zusetzen von Kraftstoff zu dem Abgas, das aus dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird,
mittels des Kraftstoff-Zusetzungsventils 30 gesteuert.
Genauer wird die Menge des durch das Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 zugesetzten
Kraftstoffs u.a. aufgrund des Erfassungswerts vom Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 32 gesteuert,
um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, dem
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in Schritt S103 berechnet wurde, anzugleichen.
Wenn der Prozess in Schritt S104 abgeschlossen ist, geht das von
der ECU 20 ausgeführte
Steuerprogramm zu Schritt S105 weiter.
-
In
Schritt S105 wird die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge geschätzt.
Die so geschätzte
SOx-Speichermenge ist eine SOx-Menge, die im NOx-Katalysator 16 gespeichert
ist, wobei die SOx-Menge, die durch die Zugabe des Kraftstoffs in Schritt
S104 aus dem NOx-Katalysator 16 freigesetzt wird, berücksichtigt
ist. Daher wird die in diesem Schritt S105 geschätzte SOx-Menge, die im NOx-Katalysator 16 gespeichert
ist, in den folgenden Steueroperationen, die sich auf die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge gründen,
verwendet, wie bei der Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases usw. Wenn der Prozess in Schritt S105 abgeschlossen ist,
geht das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm zu Schritt
S106 über.
-
In
Schritt S106 wird bestimmt, ob die SOx-Menge, die im NOx-Katalysator 16 gespeichert ist,
bei oder unter einer zulässigen
Speichermenge liegt. Hierbei ist zu beachten, dass die zulässige Speichermenge
ein Schwellenwert für
die Bestimmung ist, ob die Abgasreinigungs- oder -säuberungsfunktion
des NOx-Katalysators aufgrund der gesunkenen Menge an im NOx-Katalysator
gespeichertem SOx wiederhergestellt ist. Wenn in Schritt S106 bestimmt
wird, dass die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte SOx-Menge
bei oder unter der zulässigen Speichermenge
liegt, wird demgemäß eine Bestimmung
getroffen, dass die Abgasreinigungs- oder -säuberungsfunktion des NOx-Katalysators 16 wiederhergestellt
ist, und die ECU 20 schließt den Steuerprozess dann ab.
Wenn in Schritt S106 dagegen bestimmt wird, dass die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge über
der zulässigen
Speichermenge liegt, wird die eine Bestimmung getroffen, dass die
Abgasreinigungs- oder -säuberungsfunktion des
NOx-Katalysators 16 noch
nicht wiederhergestellt ist, und das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm
geht zu Schritt S107 über.
-
In
Schritt S107 wird die HC-Konzentration im Abgas, das aus dem NOx-Katalysator 16 strömt, vom Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 erfasst.
Die so erfasste HC-Konzentration
ist die HC-Konzentration im Abgas, nachdem dem Abgas durch das Kraftstoff-Zusetzungsventil 30 in
Schritt S104 Kraftstoff zugesetzt wurde. Wenn das Verfahren in Schritt
S107 abgeschlossen ist, geht das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm
zu Schritt S108 über.
-
In
Schritt S108 wird bestimmt, ob die HC-Konzentration des Abgases,
die in Schritt S107 erfasst wird, über einer vorgegebenen HC-Konzentration
liegt, bei der weißer
Rauch verhindert wird. Bei dieser Steueroperation wird in den Schritten
S103 und S104 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator 16 strömt,
auf solche Weise gesteuert, dass die HC-Konzentration des Abgases
die vorgegebene HC-Konzentration nicht überschreitet. Demgemäß überschreitet
die HC-Konzentration des Abgases nicht die vorgegebene HC-Konzentration. Übrigens
wird, wenn die HC-Konzentration des Abgases der vorgegebenen HC-Konzentration
nahe kommt, unter einer erwarteten oder vermuteten Betriebsbedingung
des Verbrennungsmotors 1 kein weißer Rauch erzeugt, aber wenn
die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 sich schnell ändert, könnte der
Fall eintreten, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, nicht
schnell gesteuert werden kann, was die Besorgnis entstehen lässt, dass
weißer
Rauch erzeugt wird.
-
Wenn
in Schritt S108 bestimmt wird, dass die HC-Konzentration des Abgases,
die in Schritt S107 erfasst wird, über der HC-Konzentration liegt,
bei der weißer
Rauch verhindert wird, wird somit angenommen, dass die HC-Konzentration
des Abgases, die in Schritt S107 erfasst wird, zwar niedriger ist
als die vorgegebene HC-Konzentration, aber trotzdem eine unerwünschte HC-Konzentration
ist. Somit geht das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm
zu Schritt S109 weiter und die folgenden Prozesse werden ausgeführt. Wenn
dagegen in Schritt S108 bestimmt wird, dass die in Schritt S107
erfasste HC-Konzentration des Abgases bei oder unter der HC-Konzentration
liegt, bei der weißer
Rauch verhindert wird, wird angenommen, dass die HC-Konzentration
des Abgases angemessen ist, daher werden die Prozesse ab Schritt
S103 wiederholt ausgeführt, bis
die im NOx-Katalysator gespeicherte SOx-Menge auf oder unter die
zulässige
Speichermenge sinkt.
-
In
Schritt S109 wird angesichts der Tatsache, dass in Schritt S108
bestimmt wurde, dass die HC-Konzentration des Abgases zwar unter
der vorgegebenen HC-Konzentration
liegt, aber eine trotzdem unerwünschte
HC-Konzentration ist, das Luft/-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases so korrigiert, dass nach Berechnen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, ein
niedrigeres Luft/Kraftstoff-Verhältnis
bereitgestellt wird. Das heißt,
es wird angenommen, dass die vom HC-Konzentrations-Erfassungssensor erfasste
HC-Konzentration die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch
verhindert wird, überschritten
hat, weil das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator 16 strömt,
wenn es in Schritt S103 berechnet wird wie oben angegeben, ein zu
fetter Wert ist. Somit wird das Luft/-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das berechnet
wird, wenn das Verfahren von Schritt S103 ab diesem Zeitpunkt das
nächste
Mal in dieser Steuerung durchgeführt
wird, zur mageren Seite hin korrigiert, so dass verhindert werden kann,
dass die HC-Konzentration des Abgases die HC-Konzentration überschreitet,
bei der weißer Rauch
verhindert wird. Wenn der Prozess von Schritt S109 abgeschlossen
ist, geht das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm zu Schritt
S110 über.
-
In
Schritt S110 wird die Häufigkeit
oder die Zahl der in Schritt S109 durchgeführten Korrekturen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases berechnet. Diese Häufigkeit
kann entweder die Häufigkeit
der Korrekturen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases innerhalb
eines bestimmten Zeitraums, das Verhältnis in jeder Bestimmung in
Schritt S108, in dem die HC-Konzentration des Abgases als größer als die
HC-Konzentration bestimmt wird, bei der weißer Rauch verhindert wird,
oder eine andere Häufigkeit
sein. Wenn der Prozess in Schritt S110 abgeschlossen wurde, geht
das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm zu Schritt
S111 über.
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In
Schritt S111 wird bestimmt, ob die Häufigkeit der Korrekturen des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases, die in Schritt S110 berechnet wird, bei oder über einer
vorgegebenen Häufigkeit
liegt. In dieser Steuerungsverarbeitung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, aufgrund
einer SOx-Menge, von der geschätzt
wird, dass sie im NOx-Katalysator 16 gespeichert ist, zusätzlich zur
HC-Konzentration, die vom HC-Konzentrationssensor 31 erfasst
wird, gesteuert. Wenn die Korrekturen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases bei einer Häufigkeit
(d.h. einer Korrekturzahl) durchgeführt werden, die bei oder über einer
vorgegebenen Häufigkeit
liegt, wird davon ausgegangen, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht,
dass die in Schritt S100 oder in Schritt S105 geschätzte SOx-Speichermenge
niedriger geschätzt wird
als eine aktuelle SOx-Speichermenge.
-
Das
heißt,
wenn die SOx-Speichermenge niedriger geschätzt wird als die aktuelle SOx-Speichermenge,
wird bestimmt, dass die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators 16 hoch
geblieben ist, so dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf
der fetten Seite gesteuert wird. Andererseits ist die aktuelle Oxidationsfunktion
des NOx-Katalysators 16 gesunken, seit die Menge an aktuell
im NOx-Katalysator 16 gespeichertem SOx größer ist
als die geschätzte
SOx-Speichermenge.
Infolgedessen kann der NOx-Katalysator den HC im Abgas, das auf
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf
der fetten Seite eingestellt wurde, nicht in zufrieden stellendem
Maß oxidieren,
und somit kann ein Teil des HC den NOx-Katalysator 16 passieren,
ohne oxidiert zu werden, so dass er in die Atmosphäre abgegeben
wird, was zu einer Ursache für
die Entstehung von weißem
Rauch führt.
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Dementsprechend
wird in Schritt S111 aufgrund der Häufigkeit der Korrekturen des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, die in Schritt S109 durchgeführt werden, bestimmt, ob die
Schätzung der
SOx-Menge, die im NOx-Katalysator 16 gespeichert ist, auf
geeignete Weise durchgeführt
wird. Wenn in Schritt S111 bestimmt wird, dass die Häufigkeit
der Korrekturen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, die in
Schritt S110 berechnet wird, bei oder über der vorgegebenen Häufigkeit
liegt, bedeutet dies, dass die Schätzung der im NOx-Katalysator gespeicherten
SOx-Menge 16 unangemessen oder inkorrekt ist, und somit
geht in diesem Fall das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm
zu Schritt S112 über.
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Häufigkeit der Korrekturen des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, die in Schritt S110 berechnet wird, unter der vorgegebenen
Häufigkeit
liegt, bedeutet dies, dass die Schätzung der SOx-Menge, die im
NOx-Katalysator 16 gespeichert ist, angemessen oder korrekt
ist, und somit werden die Prozesse ab Schritt S103 erneut ausgeführt.
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In
Schritt S112 wird die Korrektur zur Erhöhung der geschätzten Speichermenge
im Prozess von S105, der ab diesem Zeitpunkt das nächste Mal durchgeführt wird,
aufgrund der Bestimmung in Schritt S111, dass die Schätzung der
im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx-Menge nicht angemessen
ist, durchgeführt
wodurch die Differenz zwischen der in Schritt S105 geschätzten SOx-Speichermenge und
der aktuell im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx-Menge
beseitigt wird. Infolgedessen kann das Luft/-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, genauer
gesteuert werden. Wenn der Prozess in Schritt S112 abgeschlossen
ist, werden die Prozesse ab Schritt S103 erneut ausgeführt.
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Bei
dieser Steuerung wird aufgrund der Häufigkeit der Korrekturen des
Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases, die in Schritt S109 durchgeführt werden, bestimmt, ob die
Schätzung
der SOx-Menge, die im NOx-Katalysator 16 gespeichert ist,
angemessen durchgeführt
wird, wie oben angegeben, anders ausgedrückt, ob kein großer Unterschied
zwischen der geschätzten
SOx-Speichermenge und der SOx-Menge, die aktuell im NOx-Katalysator 16 gespeichert
ist, vorliegt. Hierbei ist zu beachten, dass es auch möglich ist,
eine solche Bestimmung aufgrund des Korrekturbetrags des Luft/-Kraftstoff-Verhältnisses
anstelle der Häufigkeit
der Korrekturen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases durchzuführen.
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Wenn
der Korrekturbetrag des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases größer ist
als ein vorgegebener Korrekturbetrag, ist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, zu fett.
Somit wird angenommen, dass der erforderliche Korrekturbetrag hoch
wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zur mageren
Seite hin zu steuern, um ein angemessenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen.
Somit besteht in diesem Fall eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass
die Schätzung
der im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx-Menge nicht
angemessen ist. Man beachte hierbei, dass der vorgegebene Korrekturbetrag
ein Schwellenwert für
die Bestimmung ist, ob die Schätzung
der im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx-Menge angemessen
ist.
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Eine
solche Bestimmung, ob die Schätzung der
im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx-Menge angemessen
ist, kann demgemäß aufgrund
des Korrekturbetrags in der Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases durchgeführt
werden. Wenn bestimmt wird, dass die Schätzung nicht angemessen ist,
wird die Korrektur zur Erhöhung
der geschätzten
SOx-Speichermenge im Prozess von Schritt S105, der ab diesem Zeitpunkt
das nächste Mal
durchgeführt
wird, wie in dem Prozess von Schritt S112 durchgeführt, wie
oben angegeben.
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Entsprechend
dieser Steuerung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Katalysator
strömt,
auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
gesteuert, das fetter ist eines, das aufgrund einer Abnahme der
im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx-Menge in der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung des NOx-Katalysators auf der
mageren Seite liegt. Dies dient dazu, zu verhindern, dass die HC-Konzentration des
Abgases, das den NOx-Katalysator passiert, um in die Atmosphäre abgegeben
zu werden, bei oder unter einer vorgegebenen Konzentration liegt.
Infolgedessen kann verhindert werden, dass eine große HC-Menge
in die Atmosphäre
abgegeben wird, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch unterdrückt wird.
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Darüber hinaus
wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, aufgrund
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des
Abgases, das aus dem NOx-Katalysator strömt, korrigiert, und die geschätzte Menge
an SOx, das im NOx-Katalysator gespeichert ist, wird aufgrund der Häufigkeit
der Korrekturen ebenfalls korrigiert. Infolgedessen ist es möglich, zuverlässiger zu
verhindern, dass eine große
HC-Menge im Laufe der Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung des
NOx-Katalysators in die Atmosphäre
abgegeben wird, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch zuverlässiger verhindert
wird.
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Hierbei
ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform der SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt 20a,
der Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerabschnitt 20b und
der SOx-Vergiftungs-Regenerierungsabschnitt 20c zusammen
einen Teil der Steuerung zur Verhinderung der Erzeugung von weißem Rauch
während
der Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung im NOx-Katalysator 16 darstellen.
Genauer stellt jeder der Prozesse in den Schritt S100 und S105 den SOx-Speichermengen-Schätzabschnitt 20a dar,
stellen die Prozesse in den Schritten S103 und S104 zusammen den
Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerabschnitt 20b dar
und stellen die Prozesse in den Schritten S101 bis S104 zusammen
den SOx-Vergiftungs-Regenerierungsabschnitt 20c dar.
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Darüber hinaus
stellt in dieser Ausführungsform
jeder der Prozesse in den Schritten S100 bis S105 einen SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt
dar; stellt jeder der Prozesse in den Schritten S102 und S107 einen
HC-Konzentrations-Erfassungsschritt dar, stellen die Prozesse in
den Schritten S101 bis S104 zusammen einen SOx-Vergiftungs-Regenerierungsschritt dar;
stellen die Prozesse in den Schritten S103 und S104 zusammen einen HC-Konzentrationsbewältigungs-
oder -steuerschritt dar; stellen die Prozesse in den Schritten S111
und S112 zusammen einen SOx-Speicherschätzmengen-Korrekturschritt dar.
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<ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM>
-
Nun
wird auf der Grundlage von 3 auf eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für
die Steuerung zur Verhinderung, dass eine große HC-Menge im Lauf der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung in die Atmosphäre abgegeben
wird, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch unterdrückt wird,
Bezug genommen. 3 zeigt ein Ablaufschema für die Steuerung
zur Verhinderung der Erzeugung von weißem Rauch im Laufe der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung im NOx-Katalysator 16.
Hierbei ist zu beachten, dass diese Steuerung zusammen mit der Steuerung
zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung durch die ECU 20 ausgeführt wird.
Hierbei ist zu beachten, dass in der Steuerung zur Vermeidung der Erzeugung
von weißem
Rauch, die während
der Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung durchgeführt wird,
wie in 3 dargestellt, gleiche Prozesse wie in 2 dargestellt
mit den gleichen Symbolen bezeichnet sind, die in 2 verwendet
wurden, wobei auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
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In
der Steuerung zur Vermeidung von weißem Rauch, die während der
Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung durchgeführt wird, wie
in 3 dargestellt, geht das Steuerprogramm, das von
der ECU 20 ausgeführt
wird, zu Schritt S200 über,
wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge über der
vorgegebenen Speichermenge liegt.
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In
Schritt S200 wird ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator 16 strömt und das
für die
Freisetzung des im NOx-Katalysator gespeicherten SOx geeignet ist,
aufgrund der im NOx-Katalysator 16 gespeicherten SOx-Menge berechnet.
Genauer wird unter Berücksichtigung
der Tatsache, dass die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators 16 abnimmt,
wenn die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte SOx-Menge zunimmt,
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases auf solche Weise berechnet, dass es zu einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf
der mageren Seite wird, wenn die im NOx-Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge groß ist,
und entsprechend der zunehmenden SOx-Menge, die aus dem NOx-Katalysator 16 freigesetzt
wird, fetter wird. Die Beziehung zwischen der SOx-Speichermenge
und dem Luft/-Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, wird
vorab durch Experimente oder dergleichen erhalten und im ROM der
ECU 20 gespeichert. Wenn der Prozess in Schritt S200 abgeschlossen wurde,
geht das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm zu Schritt
S104 über.
Der Inhalt der Prozesse der Schritte S104 bis S107 ist der gleiche
wie zuvor in der oben genannten ersten Ausführungsform mit Bezug auf 2 angegeben.
Wenn der Prozess in S107 abgeschlossen wurde, geht das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm
zu Schritt S201 über.
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In
Schritt S201 wird bestimmt, ob die HC-Konzentration im Abgas, die
in Schritt S107 erfasst wird, höher
ist als eine vorgegebene HC-Konzentration, bei der weißer Rauch
begrenzt wird. Die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch begrenzt wird, ist
eine HC-Konzentration des Abgases, oberhalb derer die HC-Konzentration
im Abgas so hoch ist, dass eine große HC-Menge in die Atmosphäre abgegeben
werden könnte,
um weißen
Rauch zu erzeugen. In der Steuerung dieser zweiten Ausführungsform
wird in den Schritten S200 und S104 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, aufgrund
der SOx-Menge gesteuert, die im NOx-Katalysator 16 gespeichert ist.
Daher wird die Oxidationsfunktion des NOx-Katalysators aufgrund
der SOx-Speichermenge geschätzt und
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, wird
entsprechend der solchermaßen
geschätzten
Oxidationsfunktion gesteuert. In einem solchen Fall wird jedoch,
wenn die HC-Konzentration des Abgases, die vom Abgas-HC-Konzentrationssensor 31 erfasst
wird, die HC-Konzentration überschreitet,
bei der weißer Rauch
begrenzt wird, die HC-Konzentration
des Abgases, das in die Atmosphäre
abgegeben wird, hoch, so dass weißer Rauch erzeugt werden könnte.
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Da
die Sorge besteht, dass weißer
Rauch erzeugt wird, wenn in Schritt S201 bestimmt wird, dass die
HC-Konzentration des Abgases, die in Schritt S107 erfasst wird,
höher ist
als die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch begrenzt wird, geht
dementsprechend das von der ECU 20 ausgeführte Steuerprogramm
zu Schritt S202 über,
und die Prozesse der Schritte S202 und folgende werden durchgeführt. Wenn
in Schritt S201 dagegen bestimmt wird, dass die HC-Konzentration
des Abgases, die in Schritt S107 erfasst wird, bei oder unter der
HC-Konzentration liegt, bei der weißer Rauch erzeugt wird, ist
die HC-Konzentration angemessen. Somit werden die Prozesse der Schritte
S200 bis S201 erneut und wiederholt durchgeführt, bis die im NOx- Katalysator 16 gespeicherte
SOx-Menge auf oder unter einen zulässige Speichermenge sinkt.
-
In
Schritt S202 wird aufgrund der Tatsache, dass in Schritt S201 bestimmt
wurde, dass die HC-Konzentration des Abgases höher ist als die HC-Konzentration,
bei der weißer
Rauch beschränkt wird,
und dass die Sorge besteht, dass weißer Rauch erzeugt wird, das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
das als dasjenige des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, berechnet wurde, zur mageren
Seite hin korrigiert. Das heißt,
es wird angenommen, dass die vom Abgas-HC-Konzentrations-Erfassungssensor 31 erfasste
HC-Konzentration die HC-Konzentration, bei der weißer Rauch
begrenzt wird, überschritten hat,
da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in Schritt S200 wie oben angegeben als dasjenige
des Abgases, das in den NOx-Katalysator 16 strömt, berechnet
wurde, einen Wert zu weit auf der fetten Seite aufweist. Somit wird
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases so korrigiert, dass es weiter auf der mageren Seite
liegt, wenn der Prozess von Schritt S200 das nächste Mal ab diesem Zeitpunkt
durchgeführt
wird, so dass die HC-Konzentration des Abgases die HC-Konzentration,
bei der weißer
Rauch begrenzt wird, nicht überschreitet.
Wenn der Prozess von Schritt S202 abgeschlossen ist, geht das von
der ECU 20 ausgeführte
Steuerverfahren zu Schritt S110 über.
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Die
Prozesse der Schritte S110 bis S112 sind die gleichen wie die in 2 dargestellten,
wie oben mit Bezug auf die oben genannte erste Ausführungsform
angegeben. Wenn in Schritt S111 bestimmt wird, dass die Häufigkeit
der Korrekturen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases, die in Schritt
S110 berechnet wird, niedriger ist als eine vorgegebene Häufigkeit
oder wenn der Prozess von S112 abgeschlossen ist, werden die Prozesse
der Schritte S200 und folgende wiederholt ausgeführt.
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Entsprechend
der Steuerung dieser zweiten Ausführungsform wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des
Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, aufgrund der Abnahme der
SOx-Menge, die im NOx-Katalysator gespeichert ist, im Laufe der
Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung des NOx-Katalysators
auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
gesteuert, das weiter auf der mageren Seite liegt. Dies dient dazu,
die HC-Konzentration des Abgases, das aus dem NOx-Katalysator strömt, um in
die Atmosphäre
abgegeben zu werden, zu drücken.
Infolgedessen kann die Abgabe einer großen HC-Menge in die Atmosphäre verhindert
werden, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch unterdrückt wird.
-
Darüber hinaus
wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases, das in den NOx-Katalysator strömt, aufgrund
der HC-Konzentration im Abgas, das aus dem NOx-Katalysator strömt, korrigiert, und die geschätzte SOx-Menge,
die im NOx-Katalysator gespeichert ist, wird auch aufgrund der Häufigkeit oder
des Betrags der Korrekturen korrigiert. Infolgedessen ist es möglich, zuverlässiger zu
verhindern, dass eine große
HC-Menge im Laufe der Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung
des NOx-Katalysators in die Atmosphäre abgegeben wird, wodurch
die Erzeugung von weißem
Rauch auf zuverlässigere
Weise unterdrückt
wird.
-
Hierbei
ist zu beachten, dass die Prozesse der Schritte S200 bis S104 zusammen
den Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerabschnitt 20b ausmachen
und die Prozesse in den Schritten S101 bis S104 einschließlich von
S200 zusammen den SOx-Vergiftungs-Regenerierungsabschnitt 20c ausmachen.
-
Darüber hinaus
stellt jeder der Prozesse der Schritte S100 und S105 einen SOx-Speichermengen-Schätzungsschritt
dar; stellt der Prozess in Schritt S107 einen HC-Konzentrations-Erfassungsschritt dar;
stellen die Prozesse der Schritte S200 bis S104 zusammen einen Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturschritt
dar, stellen die Prozesse der Schritte S101 bis S104 zusammen einen
SOx-Vergiftungs-Regenerierungsschritt dar; stellen die Prozesse
der Schritte S201 und S202 zusammen einen Luft/-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturschritt dar
und stellen die Prozesse der Schritte S111 und S112 zusammen einen
SOx-Speicherschätzmengen-Korrekturschritt
dar.
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In
einem Abgasreinigungssystem für
einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den
NOx-Katalysator
strömt,
aufgrund einer Abnahme der SOx-Menge, die im NOx-Katalysator gespeichert
ist, während
der Steuerung zur Regenerierung nach einer SOx-Vergiftung des NOx-Katalysators
so gesteuert, dass es ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird, das fetter ist
als eines auf der mageren Seite, wodurch es möglich ist, die HC-Konzentration des
Abgases, das den NOx-Katalysator passiert, um in die Atmosphäre abgegeben
zu werden, auf oder unter eine vorgegebene Konzentration zu drücken. Infolgedessen
ist es möglich,
die Abgabe einer großen
HC-Menge in die Atmosphäre
zu verhindern, wodurch die Erzeugung von weißem Rauch unterdrückt wird.
-
Obwohl
die Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde,
wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifizierungen
innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umgesetzt
werden kann.