DE60201960T2 - Abgasreinigungsanlage - Google Patents

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Shinya Toyota-shi Hirota
Akira Toyota-shi Mikami
Toshiaki Toyota-shi Tanaka
Takamitsu Toyota-shi Asanuma
Koichi Toyota-shi KIMURA
Shunsuke Toyota-shi Toshioka
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    • F01N2570/04—Sulfur or sulfur oxides

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines Abgases eines Verbrennungsmotors und insbesondere eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Entfernen von Stickoxiden (NOx), die in dem Abgas enthalten sind.
  • 2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
  • Im allgemeinen sollen Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung, z. B. Dieselmotoren, im Abgas enthaltene Abgaspartikel, wie z. B. Ruß, sowie Stickoxide (NOx) entfernen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Partikelfilter, der durch ein NOx-Absorptionsmittel unterstützt wird, in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
  • Das in diesen Fällen verwendete NOx-Absorptionsmittel absorbiert ein NOx, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mager ist. Zudem wird das in dem NOx-Absorptionsmittel absorbierte NOx reduziert und gereinigt, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases fett wird und (mittels eines NOx-Absorptions-Abführ-Reduktionsvorgangs oder eines NOx-Absorptions-Reduktionsvorgangs) zudem ein Reduktionsmittel, wie z. B. HC oder CO, in dem Abgas vorliegt. Durch Nutzung dieses Vorgangs wird das NOx innerhalb des Abgases im NOx-Absorptionsmittel absorbiert, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases mager ist. Nachdem das NOx-Absorptionsmittel eine bestimmte Zeit verwendet worden ist, wenn die Absorptionseffizienz des NOx-Absorptionsmittels abfällt oder kurz bevor sie abfällt, wird dem NOx-Absorptionsmittel ein Reduktionsmittel (Kraftstoff) oder dergleichen zugeführt, und es erfolgt eine Reduktionsreinigung des absorbierten NOx. Es sollte beachtet werden, daß der Begriff „Absorption" in dieser Beschreibung auch die Bedeutung von „Adsorption" hat. Dementsprechend beinhaltet der nachstehend verwendete Begriff „NOx-Absorptionsmittel" sowohl ein „NOx-Absorptionsmittel", das das NOx in Form von Nitrat oder dergleichen speichert, als auch ein „NOx-Adsorptionsmittel", das das NOx als NO2 und dergleichen adsorbiert.
  • In manchen Fällen enthält der Kraftstoff des Verbrennungsmotors jedoch Schwefelanteile (S), und infolgedessen sind im Abgas Schwefeloxide (SOx) enthalten. Liegen im Abgas SOx vor, nimmt das NOx-Absorptionsmittel die Absorption der SOx unter Anwendung des exakt gleichen Mechanismus vor, der verwendet wird, um die Absorption des NOx im Abgas auszuführen.
  • Das SOx, das in das NOx-Absorptionsmittel absorbiert wird, ist jedoch verhältnismäßig stabil und wird allgemein ohne weiteres im NOx-Absorptionsmittel gespeichert. Steigt die Menge des SOx im NOx-Absorptionsmittel an, sinkt die NOx-Speichermenge des NOx-Absorptionsmittels. Infolgedessen kann das NOx-Absorptionsmittel das NOx im Abgas nicht mehr hinreichend entfernen, und somit entsteht das Problem der sogenannten Schwefelvergiftung (nachstehend als „S-Vergiftung" bezeichnet), d. h. einer Senkung der NOx-Reinigungseffizienz. Insbesondere neigt das Problem der S-Vergiftung dazu, in Dieselmotoren vorzukommen, bei denen Dieselöle verwendet werden, die einen verhältnismäßig hohen Schwefelanteil im Kraftstoff enthalten.
  • Weithin bekannt ist hingegen, daß das im NOx-Absorptionsmittel gespeicherte SOx durch den gleichen Mechanismus wie für das NOx abgeführt, desorbiert und dergleichen werden kann. Da das SOx jedoch in verhältnismäßig stabiler Form im NOx-Absorptionsmittel gespeichert wird, kann das gespeicherte SOx nur erschwert bei der Temperatur abgeführt werden, bei der die NOx-Reduktions-Reinigungssteuerung ausgeführt wird (z. B. bei etwa 250°C oder darüber). Dementsprechend besteht zur Lösung des Problems der S-Vergiftung die Notwendigkeit, die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels auf eine Temperatur zu erhöhen, die höher als die normale Temperatur zum Ausführen einer NOx-Reduktions-Reinigungssteuerung ist, oder anders ausgedrückt, auf eine Temperatur zu erhöhen, bei der Schwefel abgeführt wird (z. B. 600°C oder darüber). Ferner ist es zudem notwendig, das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases auf einen im wesentlichen stöchiometrischen oder fetten Zustand zu ändern (wobei diese Zustände nachstehend einfach als „fetter Zustand" bezeichnet werden) und in regelmäßigen Abständen eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung auszuführen. Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung ist beispielsweise aus der FR-A-2 796 984 bekannt.
  • Man geht davon aus, daß ein Temperaturzustand, bei dem eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung ausgeführt werden kann, dann erreichbar ist, wenn der Verbrennungsmotor unter Vollast oder im oberen Drehzahlbereich arbeitet. Wenn sich der Verbrennungsmotor jedoch in einem derartigen Vollastzustand/oberen Drehzahl-Betriebszustand befindet, steigt die vom Verbrennungsmotor abgeführte Abgasmenge an. Infolgedessen ist eine große Menge Kraftstoff (Reduktionsmittel), die der Abgasmenge entspricht, notwendig, um ein Abgas mit einem fetten Kraftstoff/Luft-Verhältnis zur Ausführung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung zu bilden. Dies hat jedoch eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zur Folge. In diesem Fall steigt außerdem die Strömungsrate des durch das NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases an, und somit verkürzt sich die Kontaktzeit des Abgases und des NOx-Absorptionsmittels. Infolgedessen kann keine ausreichend lange Reaktionszeit für das in dem Kraftstoff enthaltende Reduktionsmittel erhalten werden, und es treten Probleme bezüglich einer Verschlechterung des Schadstoffausstoßes auf (z. B. steigt die Menge an Kohlenwasserstoffen an, die sich der Wirkung des Absorptionsmittels entziehen).
  • Um eine derartige Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und des Schadstoffausstoßes zu unterdrücken, ist ein Verfahren zur Ausführung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung offenbart worden. Bei diesem Verfahren wird im Gegensatz zu oben die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels erhöht, indem man dem Abgas dann beim Leerlauf-Stop oder Abbremsen Kraftstoff beimengt, wenn also die Abgasmenge, die vom Verbrennungsmotor abgeführt wird, abnimmt. Dabei ist jedoch die Menge des vom Verbrennungsmotor abgeführten Abgases gering, und somit ist der Wärmewert der Verbrennung des beigemengten Kraftstoffs begrenzt. Dementsprechend besteht bei diesem Verfahren leider das Problem, daß der Anstieg der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels einige Zeit in Anspruch nimmt.
  • Zusätzlich ist ein Heizverfahren unter Verwendung einer Heizeinrichtung, wie z. B. einer Elektroheizung oder eines Brenners, als Verfahren zum Erhöhen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels bekannt. In diesem Fall jedoch entstehen Probleme, wie z. B. ein Kostenanstieg der Vorrichtung aufgrund der Bereitstellung der Heizeinrichtung, sowie ein Anstieg des Kraftstoffverbrauchs, der aus der für die Heizung erforderlichen Energie resultiert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts der vorstehenden Umstände ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die in bezug auf eine S-Vergiftungsregeneration eines NOx-Absorptionsmittels die Regenerationszeit kürzen und die Verschlechterung des Schadstoffausstoßes sowie des Kraftstoffverbrauchs reduzieren kann.
  • Um die Aufgabe der Erfindung zu lösen, weist eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ein NOx-Absorptionsmittel auf, das in einer Abgasleitung angeordnet ist, durch die das von einem Verbrennungsmotor abgeführte Abgas gelangt. Dieses NOx-Absorptionsmittel absorbiert das NOx, wenn ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis des in die Abgasreinigungsvorrichtung strömenden Abgases mager ist, und reduziert und reinigt diese absorbierten NOx, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases fetter wird. Diese Abgasreinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung zum Regeln einer Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases und eine Reduktionsmittelbeimengungseinrichtung zum Beimengen eines Reduktionsmittels in die Abgasleitung stromauf des NOx-Absorptionsmittels aufweist. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sie, als eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung, wenn Bedarf besteht, Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel abzuführen, eine Temperaturanstiegssteuerung ausführt, die eine Temperatur des NOx- Absorptionsmittel so steuert, daß die Temperatur eine festgelegte Temperatur überschreitet, und anschließend eine Steuerung des fetten Zustands zum Steuern des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases ausführt, so daß ein im wesentlichen stöchimetrischer Zustand oder fetter Zustand entsteht. Zudem führt die Abgasreinigungsvorrichtung eine Steuerung so aus, daß die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases während der Ausführung der Temperaturanstiegssteuerung höher ist als während der Ausführung der Steuerung des fetten Zustands.
  • Gemäß dem ersten Aspekt wird während der Temperaturanstiegssteuerung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung das Reduktionsmittel in einem Zustand, in dem eine ausreichende Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases (die nachstehend als „zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate" bezeichnet wird) beibehalten wird, und in einem Zustand beigemengt, in dem die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate auf einen angemessenen Wert gesteuert wird. Infolgedessen reagiert das Reduktionsmittel hinreichend, und es besteht die Möglichkeit, die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels rasch auf eine Solltemperatur zu erhöhen. Somit ist es möglich, die Zeit, die die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in Anspruch nimmt, zu reduzieren und die Verschlechterung des Schadstoffausstoßes zu senken.
  • Ferner wird während der Steuerung des fetten Zustands das Reduktionsmittel beigemengt, wenn die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate niedriger ist als die während der Temperaturanstiegssteuerung. Infolgedessen ist es möglich, eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes und eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs während der S-Vergiftungsregenerationssteuerung zu unterdrücken. Außerdem wird die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate unter Verwendung einer Bypass-Leitung geregelt. Somit besteht keine Notwendigkeit, die Gesamtmenge des vom Verbrennungsmotor abgeführten Abgases erheblich einzuschränken. Daher ist es möglich, eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung in vielen verschiedenen Motorbetriebsbereichen auszuführen.
  • Zudem ist es möglich, die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt so zu konfigurieren, daß, wenn Bedarf besteht, Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel abzuführen, ein Reduktionsmittel jeweils entsprechend dem Unterschied für ein erstes Verfahren für die Temperaturanstiegssteuerung und für ein zweites Verfahren für die Steuerung des fetten Zustands beigemengt wird.
  • Bei einer Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein NOx-Absorptionsmittel in einer Abgasleitung angeordnet, durch die ein von einem Verbrennungsmotor abgeführtes Abgas gelangt. Dieses NOx-Absorptionsmittel absorbiert das NOx, wenn ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis des in die Abgasreinigungsvorrichtung strömenden Abgases mager ist, und reduziert und reinigt dieses absorbierten NOx, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases fetter wird. Diese Abgasreinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung zum Regeln einer Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases und eine Reduktionsmittelbeimengungseinrichtung zum Beimengen eines Reduktionsmittels in die Abgasleitung stromauf des NOx-Absorptionsmittels aufweist. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, das sie eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung ausführt, wenn Bedarf besteht, Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel abzuführen. Während dieser S-Vergiftungsregenerationssteuerung wird eine Temperaturanstiegssteuerung zum Steuern einer Temperatur des NOx-Absorptionsmittels ausgeführt, so daß die Temperatur eine festgelegte Temperatur überschreitet, und dann wird eine Steuerung des fetten Zustands zum Steuern des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases ausgeführt, so daß ein im wesentlichen stöchiometrischer Zustand oder fetter Zustand entsteht. Zudem unterscheidet sich das Reduktionsmittelbeimengungsverfahren bezüglich jeweils der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands.
  • Entsprechend dem zweiten Aspekt wird das Reduktionsmittel entsprechend den unterschiedlichen Verfahren während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steue rung des fetten Zustands beigemengt. Diese Verfahren sind für die jeweiligen Steuerungen geeignet, und somit wird eine effiziente Beimengung des Reduktionsmittels ausgeführt. Somit ist es möglich, die für die Regeneration nötige Zeit in bezug auf die S-Vergiftungsregenerationssteuerung zu reduzieren und auch eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes und des Kraftstoffverbrauchs zu unterdrücken, wie dies beim ersten Aspekt der Erfindung der Fall ist.
  • Entsprechend dem ersten und dem zweiten Aspekt kann die Abgasreinigungsvorrichtung ferner mit einer Bypass-Leitung zum Umgehen des NOx-Absorptionsmittel versehen sein. Zudem kann der Abgasströmungsraten-Steuerabschnitt so konfiguriert sein, daß er sowohl die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases als auch die Strömungsrate des Abgases, das das NOx-Absorptionsmittel umgeht, regelt.
  • Bei den Abgasreinigungsvorrichtungen gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt wird während der Temperaturanstiegssteuerung eine Reduktionsmittelmenge entsprechend entweder einer Differenz zwischen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels vor dem Start des Temperaturanstiegs und der festgelegten Temperatur oder einer Differenz zwischen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels während des Temperaturanstiegsverlaufs und der festgelegten Temperatur beigemengt. Die Beimengung ist derart, daß ein magerer Zustand des durchschnittlichen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des in der Abgasleitung zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases beibehalten wird. Infolgedessen kann die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels so gesteuert werden, daß sie zumindest auf die festgelegte Temperatur ansteigt. Während der Steuerung des fetten Zustands wird ferner die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate im Vergleich zu der Strömungsrate während der Temperaturanstiegssteuerung reduziert. Außerdem kann die Steuerung der Reduktionsmittelbeimengung so ausgeführt werden, daß sowohl die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate fetter ist als ein stöchiomtrisches Kraftstoff/Luft-Verhältnis, als auch verhindert wird, daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels eine Temperatur erreicht, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittel eintritt.
  • Infolgedessen erfolgt eine Beimengung der erforderlichen Reduktionsmittelmenge während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands. Dadurch besteht, während der S-Vergiftungsregenerationssteuerung, die Möglichkeit, die Regenerationszeit zu kürzen, eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes und des Kraftstoffverbrauchs zu unterdrücken und eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels, die durch Überhitzung bewirkt wird, zu verhindern.
  • In einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein NOx-Absorptionsmittel in einer Abgasleitung angeordnet, durch die ein von einem Verbrennungsmotor abgeführtes Abgas gelangt. Dieses NOx-Absorptionsmittel absorbiert das NOx, wenn ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines in die Abgasreinigungsvorrichtung strömenden Abgases mager ist, und reduziert und reinigt diese absorbierten NOx, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Gases fetter wird. Diese Abgasreinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung zum Regeln einer Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases und eine Reduktionsmittelbeimengungseinrichtung zum Beimengen eines Reduktionsmittels in die Abgasleitung stromauf des NOx-Absorptionsmittels aufweist. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sie eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung ausführt, wenn Bedarf besteht, Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel abzuführen. Während dieser S-Vergiftungsregenerationssteuerung wird eine Temperaturanstiegssteuerung ausgeführt, so daß eine Temperatur des NOx-Absorptionsmittels, das einer S-Vergiftungsregenerationssteuerung unterzogen wird (das nachstehend als „unterzogenes NOx-Absorptionsmittel" bezeichnet wird), eine festgelegte Temperatur übersteigt. Dann wird eine Steuerung des fetten Zustands zum Steuern des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zu dem unterzogenen NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases ausgeführt, so daß ein im wesentlichen stöchimetrischer Zustand oder fetter Zustand entsteht. Ferner entspricht während der Temperaturanstiegssteuerung eine beigemengte Reduktionsmittelmenge entweder einer Differenz zwischen der Temperatur des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels vor dem Start des Temperaturanstiegs und der festgelegten Temperatur oder ei ner Differenz zwischen der Temperatur des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels während eines Temperaturanstiegsverlaufs und der festgelegten Temperatur. Zudem wird die Steuerung derart ausgeführt, daß die Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases während der Temperaturanstiegssteuerung höher ist als während der Steuerung des fetten Zustands. Ferner erfolgt die Beimengung des Reduktionsmittels derart, daß ein magerer Zustand des durchschnittlichen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses der Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases erhalten bleibt. Infolgedessen kann die Temperatur des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels derart gesteuert werden, daß sie zumindest auf die festgelegte Temperatur ansteigt. Während der Steuerung des fetten Zustands wird hingegen die Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases im Vergleich zu der während der Temperaturanstiegssteuerung reduziert. Außerdem wird die Beimengung des Reduktionsmittels derart ausgeführt, daß sowohl die Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases fetter ist als das stöchiometrische Kraftstoff/Luft-Verhältnis als auch verhindert wird, daß die Temperatur des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels eine Temperatur erreicht, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels eintritt.
  • Folglich wird während der Temperaturanstiegssteuerung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung die Menge des Reduktionsmittels entsprechend dem erforderlichen Temperaturanstieg in einem Zustand, in dem eine ausreichende Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases beibehalten wird, und in einem Zustand, in dem die Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases auf einen angemessenen Wert gesteuert wird, beigemengt. Auch wird ein magerer Zustand des durchschnittlichen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases beibehalten. Folglich reagiert das Reduktionsmittel angemessen und es ist möglich, die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels rasch auf eine Solltemperatur zu erhöhen. Somit ist es möglich, die Zeit zu verringern, die für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in Anspruch genommen wird, eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes zu verringern und eine durch Überhitzung bewirkte Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels zu verhindern.
  • Zudem wird während der Steuerung des fetten Zustands die Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases reduziert, und die Beimengung des Reduktionsmittels wird so ausgeführt, daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases fetter wird, und es wird verhindert, daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels die Temperatur erreicht, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels eintritt. Folglich ist es möglich, eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes und eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu unterdrücken und eine durch Überhitzung bewirkte Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels zu verhindern.
  • Bei der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten bis dritten Aspekt kann die vorstehend erwähnte Abgasleitung mit einer ersten Abzweigleitung und einer zweiten Abzweigleitung gebildet sein. Die zweite Abzweigleitung zweigt an einer Stelle entlang der ersten Abzweigleitung ab und läuft wieder mit ihr an einer anderen Stelle entlang der ersten Abzweigleitung zusammen. Zudem kann das NOx-Absorptionsmittel zwischen der abzweigenden Stelle und der zusammenlaufenden Stelle der ersten und der zweiten Abzweigleitung angeordnet sein. Ferner kann die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung das Strömungsratenverhältnis des in beide Abzweigleitungen strömenden Abgases steuern.
  • Folglich wird ein Regeln der Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases ausgeführt, wenn die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in bezug auf das NOx-Absorptionsmittel (das nachstehend als das „unterzogene NOx-Absorptionsmittel" bezeichnet wird), das in einer der Abzweigleitungen angeordnet ist, ausgeführt wird. Dies wird durch Zuführen des durch die jeweils andere Abzweigleitung strömenden Abgases realisiert, so daß es durch ein separates NOx-Absorptionsmittel gelangt, das in der jeweils anderen Abzweigleitung angeordnet ist. Selbst wenn die S-Vergiftungsregenerationssteuerung ausgeführt wird, wird folglich verhindert, daß ein Abgas, das nicht durch ein NOx-Absorptionsmittel gelangt ist, in die Atmosphäre abgeführt wird.
  • Ferner kann bei der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten bis dritten Aspekt die Beimengung des Reduktionsmittels während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands jeweils durch mehrmaliges Einspritzen des Reduktionsmittels ausgeführt werden. Ferner können diese Einspritzungen derart ausgeführt werden, daß die Einspritzungsfortdauer für eine Einspritzung für die Temperaturanstiegssteuerung länger andauert als für die Steuerung des fetten Zustands, und die Einspritzfrequenz für die Temperaturanstiegssteuerung niedriger ist als für die Steuerung des fetten Zustands.
  • Außerdem kann bei der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten bis dritten Aspekt die Beimengung des Reduktionsmittels während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands jeweils durch mehrmaliges Einspritzen des Reduktionsmittels ausgeführt werden. Ferner können diese Einspritzungen derart ausgeführt werden, daß eine Reduktionsmitteleinspritzmenge pro Zeiteinheit für eine jeweilige Einspritzung für die Steuerung des fetten Zustands größer ist als für die Temperaturanstiegssteuerung, und die Einspritzfrequenz für die Steuerung des fetten Zustands niedriger als für die Temperaturanstiegssteuerung.
  • Ferner kann bei der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten bis dritten Aspekt die Beimengung des Reduktionsmittels während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands jeweils durch mehrmaliges Einspritzen des Reduktionsmittels erfolgen. Ferner können diese Einspritzungen so ausgeführt werden, daß eine Reduktionsmitteleinspritzmenge pro Zeiteinheit für eine jeweilige Einspritzung für die Steuerung des fetten Zustands größer ist als für die Temperaturanstiegssteuerung, und die Einspritzfortdauer für die Steuerung des fetten Zustands kürzer ist als für die Temperaturanstiegssteuerung.
  • Durch derartiges Variieren des Reduktionsmittelbeimengungsverfahrens während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands ist es möglich, die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels während der Temperaturanstiegssteuerung rasch zu erhöhen und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases während der Steuerung des fetten Zustands auf den im wesentlichen stöchiometrischen oder fetten Zustand wirksam zu ändern. Folglich ist es möglich, die für die S-Vergiftungsregeneration in Anspruch genommenen Zeit zu reduzieren und eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes und des Krafstoffverbrauchs zu unterdrücken.
  • Bei der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem ersten bis dritten Aspekt ist es während der Steuerung des fetten Zustands möglich, die Temperaturanstiegssteuerung erneut auszuführen, wenn die Temperatur des zur S-Vergiftungsregenerationssteuerung unterzogenen NOx-Absorptionsmittels niedriger wird als die festgelegte Temperatur.
  • Selbst wenn die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels einmal abfällt, kann demzufolge die S-Vergiftungsregenerationssteuerung erneut ausgeführt werden, wobei mit der Temperaturanstiegssteuerung begonnen wird. Folglich ist es möglich, einen festgelegten Wert der S-Vergiftungsregeneration zuverlässig zu erreichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert, in denen identische Bezugszeichen zur Veranschaulichung identischer Elemente verwendet werden. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung, die auf einen Dieselmotor angewendet wird;
  • 2 ein erläuterndes Diagramm, das die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines durch einen Partikelfilter getragenen NOx-Absorptionsmittels;
  • 4A und 4B erläuternde Diagramme eines NOx-Absorptions-Abführvorgangs und eines NOx-Reduktions-Reinigungsvorgangs;
  • 5 ein Flußdiagramm, das eine Kontrollroutine für eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
  • 6 ein erläuterndes Diagramm, das eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 7 ein Flußdiagramm, das eine Kontrollroutine für eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung eines NOx-Absorptionsmittels gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
  • 8 einen Graphen, der ein Beispiel der S-Vergiftungsregenerationssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, das Änderungen des für eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung unterzogenen NOx-Absorptionsmittels im Zeitverlauf in bezug auf ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis des in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases, eine Temperatur des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels, eine Konzentration des desorbierten SOx und eine Strömungsrate (eine Regelventilposition) des zu dem unterzogenen NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases veranschaulicht;
  • 9A eine erläuternde schematische Ansicht einer Außenansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform in der Draufsicht;
  • 9B eine erläuternde schematische Ansicht, die eine Außenansicht der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in der Seitenansicht darstellt;
  • 10A eine erläuternde Darstellung, die einen Querschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in der Draufsicht darstellt, und Abgasströmungen darstellt, wenn ein Leitungsschaltventil in einer ersten Position angeordnet ist;
  • 10B eine erläuternde Darstellung, die den Querschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in der Seitenansicht darstellt, und die Abgasströmungen darstellt, wenn das Leitungsschaltventil in der ersten Position angeordnet ist;
  • 11 eine erläuternde Darstellung, die den Querschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in der Draufsicht darstellt, und die Abgasströmungen darstellt, wenn das Leitungsschaltventil in einer zweiten Position angeordnet ist;
  • 12 eine erläuternde Figur, die den Querschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in der Draufsicht darstellt, und die Abgasströmungen darstellt, wenn das Leitungsschaltventil in einer dritten Position angeordnet ist;
  • 13A einen Graphen, der einen Temperaturanstieg des NOx-Absorptionsmittels in bezug auf dessen jeweilige Position (bezogen auf die Abgasströmung, eine Position auf einer stromaufwärtigen Seite, eine mittlere Position und eine Position auf einer stromabwärtigen Seite) darstellt, wenn das Leitungsschaltventil sich gemäß der dritten Ausführungsform in einer im wesentlichen mittleren Position (im wesentlich der dritten Position) befindet;
  • 13B einen Graphen, der einen Temperaturanstieg des NOx-Absorptionsmittels in bezug auf dessen jeweilige Position (bezogen auf die Abgasströmung, eine Position auf einer stromaufwärtigen Seite, eine mittlere Position und eine Position auf einer stromabwärtigen Seite) darstellt, wenn das Leitungsschaltventil sich gemäß der dritten Ausführungsform in einer stromabwärtigen Position (im wesentlich der dritten Position) befindet; und
  • 14 einen Graphen, der ein Beispiel der S-Vergiftungsregenerationssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt, das Änderungen des NOx-Absorptionsmittels im Zeitverlauf in bezug auf eine Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases (die Position des Leitungsschaltventils), einen Reduktionsmittelbeimengungsimpuls und eine Temperatur des NOx-Absorptionsmittels veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren folgt nachstehend eine Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung. Es sollte beachtet werden, daß die Erfindung unter Verwendung von entweder einem NOx-Absorptionsmittel oder einem NOx-Adsorptionsmittel realisiert werden kann. Nachstehend erfolgt jedoch eine Erörterung für des Fall des NOx-Absorptionsmittels.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung, die auf einen Dieselmotor angewendet wird. 1 zeigt einen Motorkörper 2, eine Saugleitung 4 und eine Abgasleitung 6. Eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung 10 ist in der Abgasleitung 6 vorgesehen. Die in der Abgasleitung 6 angeordnete Abgasreinigungsvorrichtung 10 wird nachstehend unter Verwendung der beispielhaften Abgasreinigungsvorrichtungen 20, 30 und 40 gemäß der Ausführungsformen ausführlich beschrieben.
  • Eine elektronische Steuereinheit (die nachstehend als „ECU" bezeichnet wird) 8 besteht aus einem bekannten Typ eines digitalen Computers, der durch einen bidirektionalen Bus mit einer CPU (einer zentralen Prozessoreinheit), einem RAM (einem Direktzugriffsspeicher), einem ROM (einem Nur-Lese-Speicher) und einem Eingabe-/Ausgabeport verbunden ist. Diese ECU 8 führt grundlegende Steuerungen des Motors, wie z. B. ein Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge, durch Austauschen von Signalen mit dem Motorkörper 2 aus. Hinzu kommt, daß die ECU 8, wie nachstehend für jede erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben wird, den Austausch von Signalen zwischen der ECU 8 und jeder Komponente einer Abgasreinigungsvorrichtung ausführt. Die ECU 8 führt zudem auch Steuerungen, wie z. B. eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung eines NOx-Absorptionsmittels der Abgasreinigungsvorrichtung, aus.
  • 2 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine schematische Konfiguration der Abgasreinigungsvorrichtung 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Diese Abgasreinigungsvorrichtung 20 ist in einem Abschnitt der in 1 gezeigten Abgasreinigungsvorrichtung 10 installiert und bildet einen Teil der Abgasleitung 6. Gezeigt ist die Abgasströmung in der Abgasreinigungsvorrichtung 20.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist die Abgasreinigungsvorrichtung 20 eine Hauptleitung 16 auf mit einem Partikelfilter 14 (der nachstehend als Filter bezeichnet wird), bei dem es sich um eine Einrichtung zum Entfernen von Abgaspartikeln im Abgas handelt, und einer Bypass-Leitung 18, die von der Hauptleitung 16 auf einer stromaufwärtigen Seite des Filters 14 abzweigt und mit der Hauptleitung 16 auf einer Seite stromab des Filter 14 zusammenläuft. Wie zuvor beschrieben, wird ein NOx-Absorptionsmittel 12 auf dem Filter 14 getragen.
  • An einem zusammenlaufenden Abschnitt der Hauptleitung 16 und der Bypass-Leitung 18 auf der Seite stromab des Filters 14 ist ein Regelabschnitt 22 vorgesehen. Dieser Regelabschnitt 22 regelt die Strömungsraten des jeweils in die Hauptleitung 16 und die Bypass-Leitung 18 strömenden Abgases. Der Regelabschnitt 22 ist mit einem Regelventil 24 und einem Ansteuerabschnitt 26 versehen, der das Regelventil 24 ansteuert. Das Regelventil 24 wird zwischen einer ersten Position (die in 2 durch die durchgehende Linie dargestellt ist), an der kein Abgas in die Bypass-Leitung 18 strömt, und einer zweiten Position (die in 2 durch die gestrichelte Linie gezeigt ist), an der kein Abgas in die Hauptleitung 16 strömt, angesteuert. Der Regelabschnitt 22 regelt die Strömungsraten des in die Hauptleitung 16 bzw. die Bypass-Leitung 18 strömenden Abgases. Das Regelventil 24 befindet sich jedoch normalerweise in der ersten Position, so daß das gesamte Abgas entlang der Hauptleitung 16 strömt und durch den Filter 14 gelangt.
  • Zusätzlich ist ein Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt stromauf des Filters 14 der Hauptleitung 16 vorgesehen. Dieser Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt dient der Beimengung von Reduktionsmittel in die Hauptleitung 16, wenn die S-Vergiftungsregenerationssteuerung und ähnliches des NOx-Absorptionsmittels 12 ausgeführt wird, wie später beschrieben wird. Der Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt weist eine Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 und eine Reduktionsmittelzuführpumpe (nicht gezeigt) auf. Die ECU 8 steuert die Beimengung des von der Reduktionsmittelzuführpumpe zugeführten Reduktionsmittels in die Hauptleitung 16 unter Verwendung der Reduktionsmitteleinspritzdüse 32. Das Reduktionsmittel wird in angemessener Weise gemäß den Steuerstufen und der dergleichen beigemengt, wovon später eine ausführlichere Beschreibung erfolgt. Es sollte beachtet werden, daß bei dieser Ausführungsform ein Dieselöl, bei dem es sich um den Kraftstoff für den Motorkörper 2 handelt, als Reduktionsmittel verwendet wird, um Komplikationen zu vermeiden, die beim Speichern und Wiederbefüllen des Reduktionsmittels und dergleichen auftreten.
  • Der Regelabschnitt 22 und der Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt werden durch die ECU 8 gesteuert. Genauer gesagt ist die ECU 8 mit dem Ansteuerabschnitt 26 des Regelabschnitts 22 verbunden und steuert einen Regelvorgang des Regelventils 24 durch Steuern des Ansteuerabschnitts 26. Zudem ist die ECU 8 mit der Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 des Reduktionsmittelbeimengungsabschnitts verbunden und steuert einen Reduktionsmittelbeimengungsvorgang der Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 durch Steuern der Reduktionsmitteleinspritzdüse 32.
  • Ferner ist bei dieser Ausführungsform ein Temperatursensor 34 in dem Filter 14 vorgesehen, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt. Bei diesem Temperatursensor 34 handelt es sich um eine Temperaturermittelungseinrichtung zum Messen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12. Der Temperatursensor 34 ist mit der ECU 8 verbunden. Wird ein Meßergebnis des Temperatursensors 34 durch die ECU 8 empfangen, bestimmt die ECU 8 eine Reduktionsmittelmenge, die, basierend auf den empfangenen Meßergebnissen, für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels beigemengt werden soll. Die ECU 8 steuert auch den Reduktionsmittelbeimen gungsvorgang der Reduktionsmitteleinspritzdüse 32. Zudem ist bei dieser Ausführungsform der Temperatursensor 34 derart vorgesehen, daß er die Temperatur am Endabschnitt an der stromabwärtigen Seite des NOx-Absorptionsmittels 12 mißt. Dies ist darin begründet, daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 allgemein an diesem Ende an der stromabwärtigen Seite ihren höchsten Wert erreicht (worüber nachstehend unter Bezugnahme auf 13, die eine dritte Ausführungsform betrifft, eine Erläuterung folgt). Wird an dieser Stelle die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 überwacht, ist es infolgedessen möglich, eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels 12 zu verhindern, die durch einen mehr als nötigen Temperaturanstieg des gesamten NOx-Absorptionsmittels 12 bewirkt wird.
  • Ferner ist bei dieser Ausführungsform der Temperatursensor 34 in direkter Verbindung mit dem Filter 14, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt, vorgesehen. Der Temperatursensor 34 kann an der Seite stromab des Filters 14, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt, so vorgesehen sein, daß er die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 durch z. B. eine Möglichkeit zum Ermitteln und dergleichen der Temperatur (insbesondere der Temperatur am Rand der stromabwärtigen Seite) des NOx-Absorptionsmittels 12 erhält, indem die Temperatur des Abgases ermittelt wird.
  • 3 zeigt eine erweiterte Querschnittsansicht des Filters 14. Wie aus 3 zu erstehen ist, ist der Filter 4 aus porösem Keramikmaterial gebildet. Das Abgas strömt in der Zeichnung von der linken zur rechten Seite, wie durch die Pfeile angezeigt ist. Der Filter 14 verfügt über eine Wabenstruktur mit ersten Leitungen 38, die auf der Stromaufseite mit Stopfen 36 versehen sind. Zwischen den ersten Leitungen 38 sind jeweils zweite Leitungen 44 angeordnet, die auf der Stromabseite mit Stopfen 42 versehen sind. Da das Abgas in der Zeichnung von der linken zur rechten Seite strömt, strömt es von den zweiten Leitungen 44 in die ersten Leitungen 38, indem es dabei durch das poröse Keramikmaterial der Trennwände gelangt, und strömt dann zur Stromabseite. Dabei werden die Abgaspartikel (Partikel) im Abgas durch das poröse Keramikmaterial einbehalten, wodurch die Partikel aus dem Abgas entfernt werden und deren Abführung in die Atmosphäre verhindert wird.
  • Das NOx-Absorptionsmittel 12 wird auf den Poren in den Trennwänden der ersten Leitungen 38 und der zweiten Leitungen 44 getragen. Das NOx-Absorptionsmittel 12 besteht aus zumindest entweder einem Alkalimetall, z. B. Kalium K, Natrium Na, Lithium Li oder Cäsium CS, einem Erdalkalimetall, wie z. B. Barium Ba oder Calcium Ca, oder einem Seltenerdmetall, wie z. B. Lanthan La oder Yttrium Y, und einem Edelmetall, wie z. B. Platin Pt. Das NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiert das NOx, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist. Nachstehend wird das Abgas, das zum NOx-Absorptionsmittel strömt, als das „zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgas" bezeichnet. Das NOx-Absorptionsmittel 12 führt zudem die absorbierten NOx ab, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases" fetter wird, und führt eine Reduktionsreinigung dieser NOx (unter Verwendung eines NOx-Absorptionsabführvorgangs und eines NOx-Reduktionsreinigungsvorgangs) aus.
  • Da bei dieser Ausführungsform ein Dieselmotor verwendet wird, ist das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases in normalen Betriebszeiten mager, und somit führt das NOx-Absorptionsmittel 12 eine Absorption der NOx im Abgas aus. Wenn außerdem das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases aufgrund der Tatsache, daß ein Reduktionsmittel vom Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt der Abgasleitung auf der Seite stromauf des Filters 14 zugeführt wird, fetter gemacht wird, führt das NOx-Absorptionsmittel 12 die absorbierten NOx ab und führt eine Reduktionsreinigung der abgeführten NOx aus.
  • In bezug auf die genauen Einzelheiten des Mechanismus, der am Absorptionsabführvorgang und am Reduktionsreinigungsvorgang beteiligt ist, besteht dennoch Unklarheit über einige Bestandteile der Mechanismen. Man geht jedoch davon aus, daß der Absorptionsabführvorgang und der Reduktionsreinigungvorgang unter Verwendung des in 4 gezeigten Mechanismus ausgeführt werden. Nachstehend erfolgt eine Erläuterung dieses Mechanismus, wenn er durch Platin Pt und Barium Ba unterstützt wird, wobei diese lediglich beispielhaft angeführt sind. Der gleiche Mechanismus könnte unter Verwendung eines anderen Edelmetalls und eines weiteren Alkalimetalls, Erdalkalimetalls oder Seltenerdmetalls realisiert werden.
  • Ist das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases verhältnismäßig mager, nimmt die Sauerstoffkonzentration innerhalb des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases erheblich zu. Daher haftet der Sauerstoff O2 an der Oberfläche des Platins Pt in der Form von O2 – oder O2–, wie in 4A gezeigt ist. Die NO in dem zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgas hingegen reagieren mit dem O2 – oder O2– auf der Oberfläche des Platins Pt und werden zu NO2 (2NO + O2 → 2NO2). Im Anschluß daran wird ein Teil des entstandenen NO2 weiterhin auf der Oberfläche des Platins Pt oxidiert. Das NO2 wird in dem NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiert, und während es mit dem Bariumoxid BaO eine Bindung eingeht, wird es im NOx-Absorptionsmittel 12 Form von Nitrationen NO3 – diffundiert, wie in 4A gezeigt ist. Auf diese Weise wird das NOx im NOx-Absorptionsmittel absorbiert.
  • Solange die Sauerstoffkonzentration in dem zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgas hoch ist, bildet sich auf der Oberfläche des Platins Pt NO2. Solange die NOx-Absorptionskapazität des NOx-Absorptionsmittels 12 nicht gesättigt ist, wird das NO2 im NOx-Absorptionsmittel 12 absorbiert, und es entstehen Nitrationen NO3 –. Im Gegensatz dazu tritt eine Reduktion der Menge des entstandenen NO2 ein, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgas abfällt. Dementsprechend setzt sich die Reaktion in die umgekehrte Richtung (NO3 – → NO2) fort. Auf diese Weise wird das NO3 – in dem NOx-Absorptionsmittel 12 aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 in der Form von NO2 abgeführt. In anderen Worten wird das NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführt, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgas abfällt. Ferner fällt die Sauerstoffkonzentration in dem zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgas ab, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases magerer wird. Dementsprechend wird das NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführt, wenn das zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgas magerer gemacht wird.
  • Wird hingegen das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases fetter gemacht, reagieren HC und CO mit dem Sauerstoff O2 – oder O2– auf der Oberfläche des Platins Pt und werden oxidiert. Wird das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases fetter gemacht, fallt außerdem die Sauerstoffkonzentration in dem zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgas ab, und somit wird das NO2 aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführt. Dieses NO2 reagiert mit dem unverbrannten HC und CO und wird somit reduziert und gereinigt, wie in 4B gezeigt ist. Wenn das auf der Oberfläche des Platins Pt vorliegende NO2 auf diese Weise vollständig verschwindet, wird das NO2 im NOx-Absorptionsmittel 12 sukzessive abgeführt. Wird das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases fetter gemacht, wird dementsprechend das NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführt und innerhalb kurzer Zeit reduziert und gereinigt.
  • Das erwähnte Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases steht für das Verhältnis der Luft und des Kraftstoffs, die zur Abgasleitung 6 auf der Seite stromauf des NOx-Absorptionsmittels 12 und zum Motorverbrennungsraum oder zur Saugleitung geführt werden. Wenn dementsprechend keine Luft oder kein Reduktionsmittel zur Abgasleitung 6 geführt werden, entspricht das Kraftstoff/Luft-Verhältnis dem Betriebs-Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Motors (dem Verbrennungs-Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Motorverbrennungsraums). Zudem kann eine Substanz, die Reduktionskomponenten zum Reduzieren von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxiden erzeugt, als erfindungsgemäßes Reduktionsmittel verwendet werden. Gase, wie z. B. Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid, Gase oder Flüssigkeiten, wie z. B. Propan, Propylen und Butan, oder flüssige Kraftstoffe, wie z. B. flüssige Kohlenwasserstoffe, Benzin, Dieselöl und Kerosin, können verwendet werden. Wie zuvor beschrieben wurde, wird jedoch bei dieser Ausführungsform Dieselöl, bei dem es sich um den Kraftstoff des Motorkörpers 2 handelt, als Reduktionsmittel übernommen, um Komplikationen zu vermeiden, die mit der Speicherung und Wiederbefüllung zu tun haben.
  • Anschließend folgt eine Erläuterung des S-Vergiftungsregenerationsmechanismus des NOx-Absorptionsmittels 12. Sind im Abgas SOx-Anteile enthalten, absorbiert das NOx-Absorptionsmittel 12 das SOx durch den gleichen, zuvor beschriebenen Mechanismus, der für die Absorption des NOx verwendet wird. In anderen Worten wird das SOx mit dem Abgas (z. B. SO2) auf der Oberfläche des Platins Pt oxidiert, wird zu SO3 –, SO4 –, geht mit dem Barium BaO eine Bindung ein und bildet BaSO4, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases mager ist. Das BaSO4 ist verhältnismäßig stabil und zudem schwer zu zersetzen und abzuführen, sobald es einmal entstanden ist, da es Kristalle aufweist, die ohne weiteres sehr massig werden können. Wenn die erzeugte BaSO4-Menge im NOx-Absorptionsmittel 12 ansteigt, nimmt infolgedessen die BaO-Menge, die für die Absorption des NOx verwendet wird, ab und die NOx-Absorptionskazapität reduziert sich. Dieses Phänomen ist als S-Vergiftung bekannt.
  • Zur Lösung des Problems der S-Vergiftung ist es erforderlich, daß das im NOx-Absorptionsmittel 12 bei hohen Temperaturen erzeugte BaSO4 zersetzt wird, die durch diese Zersetzung erzeugten SO3 – und SO4 – Nitrationen in gasförmiges SO2 verändert werden, indem sie entweder unter einem im wesentlichen stöchimetrischen und fettem Zustand reduziert werden, der einen geringfügig mageren Zustand umfaßt, (nachstehend werden all diese Zustände einfach als „fetter Zustand" bezeichnet), und dieses SO2-Gas aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführt wird. Zur Lösung des S-Vergiftungsproblems ist es dementsprechend erforderlich, das NOx-Absorptionsmittel 12 in einen Zustand zu versetzten, in dem die Temperatur hoch ist und ein fetter Zustand vorliegt.
  • Anschließend wird der Betrieb der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 erläutert. 5 ist ein Flußdiagramm, das eine Kontrollroutine für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Diese Kontrollroutine ist mit der identisch, die für die nachstehend beschriebene, dritte Ausführungsform verwendet wird, und verfügt zudem über Abschnitte, die mit der von der durch eine zweite Ausführungsform verwendeten Kontrollroutine identisch sind. Infolgedessen trifft die Erörterung der Kontrollroutine für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung, die nachstehend erfolgt, auch auf die anderen Ausführungsformen zu. Ferner umfaßt die erfindungsgemäße S-Vergiftungsregenerationssteuerung eine Temperaturanstiegssteuerung und eine Steuerung des fetten Zustands, wie nachstehend beschrieben wird. Diese Kontrollroutine wird durch die ECU 8 unter Verwendung einer Unterbrechung in konstanten Intervallen ausgeführt.
  • Im Rahmen der Erläuterung dieser Ausführungsform erfolgt ferner eine ausführliche Erläuterung von ausschließlich der S-Vergiftungsregenerationssteuerung. Eine Abführung des NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 kann jedoch gemäß einem bekannten Verfahren für eine NOx-Abführsteuerung entweder vor oder nach der S-Vergiftungsregenerationssteuerung ausgeführt werden. Dies gilt für alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden. Die NOx-Abführsteuerung wird beispielsweise ausgeführt, wenn die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 gleich oder über einer NOx-Abführtemperatur ist, indem das Regelventil 24 zur zweiten Position gesteuert wird. Dadurch wird die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate reduziert. Ferner wird die Steuerung so ausgeführt, daß der Hauptleitung 16 durch die Reduktionseinspritzdüse 32 des Reduktionsmittelbeimengungsabschnitts ein Reduktionsmittel beigemengt wird. Infolgedessen wird das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases fetter.
  • Wie durch 5 gezeigt ist, wird zunächst bei Schritt S100 bestimmt, ob ein Ausführungszustand für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels 12 festliegt. Der Ausführungszustand der S-Vergiftungsregenerationssteuerungs liegt beispielsweise vor, wenn die im NOx-Absorptionsmittel 12 absorbierte SOx-Menge, nämlich die absorbierte SOx-Menge, einer festgelegten Menge entspricht oder diese überschritten hat. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, die absorbierte SOx-Menge direkt herzuleiten. Somit wird die absorbierte SOx-Menge basierend auf der vom Motor abgeführten SOx-Menge oder, anders ausgedrückt, anhand der zurückgelegten Entfernung ermittelt. Wenn die zurückgelegte Entfernung seit dem Zeitpunkt, als die S-Vergiftungsregenerationssteuerung zuletzt ausgeführt wurde, einen festgelegten Sollwert überschreitet, wird bestimmt, daß der Ausführungszustand für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung festliegt.
  • Wird bei Schritt S100 bestimmt, daß der Ausführungszustand für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung nicht festliegt, endet die Kontrollroutine. Wenn jedoch bestimmt wird, daß der Ausführungszustand festliegt, wird die Kontrollroutine bei Schritt S102 fortgesetzt. Bei Schritt S102 wird die Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels 12 (des Filters 14) gemessen und mit einer festgelegten Schwefelgehalt-Abführtemperatur TS verglichen. Bei dieser Ausführungsform mißt der Temperatursensor 34, der in dem das NOx-Absorptionsmittel 12 tragenden Filter 14 vorgesehen ist, die Temperatur TF. Wie zuvor beschrieben, kann jedoch die Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels 12 durch Möglichkeiten, wie z. B. Ermitteln und ähnliches der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12, indem die Temperatur des Abgases unter Verwendung des Temperatursensors 34 gemessen wird, der auf der Seite stromab des das NOx-Absorptionsmittel 12 tragenden Filters 14 vorgesehen ist, berechnet werden. Insbesondere kann eine Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels 12 vor Beginn des Temperaturanstiegs beispielsweise basierend auf einem Betriebszustand des Motors berechnet werden. Um dies zu erreichen, wird zunächst im voraus ein Kennfeld erstellt, das die Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels 12 als eine Funktion von der Motorlast Q/N (Ansaugluftmenge Q/Motordrehzahl N) und einer Motordrehzahl darstellt. Dann kann die Temperatur TF anhand der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N basierend auf dem Kennfeld berechnet werden. In diesem Fall wird das Kennfeld im voraus im ROM der ECU 8 gespeichert.
  • Wird infolge des Vergleichs von Schritt S102 bestimmt, daß die Temperatur TF gleich der Schwefelanteil-Abführtemperatur TS ist oder sie übersteigt, wird die Kontrollroutine bei Schritt S110 fortgesetzt und die Steuerung des fetten Zustands initiiert. Wird hingegen bestimmt, daß die Temperatur TF niedriger ist als die Schwefelanteil-Abführtemperatur TS, wird dann die Kontrollroutine bei Schritt S104 fortgesetzt und die Temperaturanstiegssteuerung initiiert.
  • Bei Schritt S104 wird die Differenz zwischen der Schwefelanteil-Abführtemperatur TS und der Temperatur TF, anders ausgedrückt, ein notwendiger Temperaturan stieg TS hergeleitet. Anschließend wird bei Schritt S106 eine Reduktionsmittelbeimengungsmenge bestimmt, die dem notwendigen Temperaturanstieg TD entspricht. Die Bestimmung der Reduktionsmittelbeimengungsmenge wird in Übereinstimmung mit den Daten ausgeführt. Diese Daten, die auf dem ROM der ECU 8 gespeichert sind, werden im voraus im Experiment berechnet und zeigen die Beziehungen des Ausmaßes des Temperaturanstiegs in bezug auf die Reduktionsmittelbeimengungsmenge für verschiedene Betriebszustände an, die sich auf die Abgasreinigungsvorrichtung 20 gemäß der Ausführungsform beziehen. Während des notwendigen Temperaturanstiegs TD steigt allgemein auch die Menge an Reduktionsmittel an, die beigemengt werden muß.
  • Es sollte beachtet werden, daß es bei der vorstehenden Bestimmung der Reduktionsmittelbeimengungsmenge nicht notwendig ist, die Reduktionsmittelbeimengungsmenge so zu bestimmen, daß der Temperaturanstieg zum Erreichen der Schwefelanteil-Abführtemperatur TS durch eine einzelne Beimengung erreicht wird. Besteht beispielsweise zwischen der Temperatur TF und der Schwefelanteil-Abführtemperatur TS eine erhebliche Differenz, nämlich wenn beispielsweise ein Temperaturunterschied vorliegt, der größer als ein festgelegter maximaler Temperaturunterschied ist, kann eine festgelegte maximale Beimengungsmenge beigemengt werden. Wie nachstehend beschrieben, wird in diesem Fall die Temperatur TF nach der Beimengung der maximalen Reduktionsmittelmenge erneut gemessen. Anschließend wird die Reduktionsmittelmenge, die dem geringeren Temperaturunterschied zwischen der neuen Temperatur TF und der Schwefelanteil-Abführtemperatur TS entspricht, bestimmt, und diese Reduktionsmittelmenge wird beigemengt. Durch Ausführen der Bestimmung in dieser Weise ist es möglich, eine präzisere Temperatursteuerung vorzunehmen und eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels 12 zu unterdrücken, die durch einen unerwarteten Anstieg der Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels 12 bewirkt wird.
  • Im Anschluß an die Bestimmung der Reduktionsmittelbeimengungsmenge wird die Kontrollroutine bei Schritt S108 fortgesetzt. Bei Schritt S108 wird die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate geregelt und die bei Schritt S106 bestimmte Reduktionsmittelmenge beigemengt. Die vorstehend Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate wird ausgeführt, so daß das Regelventil 24 durch den Ansteuerabschnitt 26 geregelt wird, um für die Verbrennung des Reduktionsmittels, das zum Erhöhen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 beigemengt wurde, ausreichend Sauerstoff zuzuführen. Infolgedessen wird das beigemengte Reduktionsmittel rasch verbrannt, und es besteht die Möglichkeit, die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 rasch zu erhöhen.
  • Bei der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate handelt es sich dabei um eine Rate, die für die Verbrennung des beigemengten Reduktionsmittels ausreichend Sauerstoff zuführt. Dementsprechend ist die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate allgemein höher als die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate beim Ausführen der vorstehenden Steuerung des fetten Zustands. Während dieser Steuerung des fetten Zustands wird das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases auf einen im wesentlichen stöchiometrischen oder fetten Zustand geändert, wobei eine geringe Reduktionsmittelbeimengungsmenge verwendet wird. Das Regelventil 24 kann sich beispielsweise in der ersten Position befinden, so daß das gesamte abgeführte Abgas aus dem Motorkörper 2 zum NOx-Absorptionsmittel 12 (dem Filter 14) strömt. Alternativ können andere Fälle vorliegen, z. B. der Vollastbetrieb, bei dem, wenn die Strömungsrate des aus dem Motorkörper 2 abgeführten Abgases hoch ist und das gesamte Abgas dem NOx-Absorptionsmittel 12 zugeführt wird, die aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführte Wärmemenge aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit des durch das NOx-Absorptionsmittel 12 gelangenden Abgases hoch ist. Vom Standpunkt einer raschen Ausführung des Temperaturanstiegs des NOx-Absorptionsmittels 12 ist dies nicht zu bevorzugen. In diesem Fall wird die Position des Regelventils 24 so geregelt, daß nur ein Teil des aus dem Motorkörper 2 abgeführten Abgases dem NOx-Absorptionsmittel 12 zugeführt wird.
  • Zudem wird die Beimengung des Reduktionsmittels (nämlich die Beimengung des Reduktionsmittels, die während der Temperaturanstiegssteuerung eintritt) unter Verwendung der Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 des Reduktionsmittelbeimengungsab schnitts bei Schritt S108 ausgeführt, um einen mageren Zustand des durchschnittlichen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases beizubehalten. Folglich liegt für die Verbrennung des beigemengten Reduktionsmittels ausreichend Sauerstoff vor. Somit besteht die Möglichkeit, die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 aufgrund der raschen Verbrennung des beigemengten Reduktionsmittels schnell zu erhöhen. Ferner entspricht die Menge des dabei beigemengten Reduktionsmittels dem notwendigen Temperaturanstieg TD. Dementsprechend steigt die Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels 12 nicht mehr als notwendig ist an, wodurch verhindert wird, daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 eine Temperatur erreicht, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels 12 eintritt.
  • Die nachstehenden Verfahren und dergleichen sind ein Vorschlag zur Beibehaltung des vorstehenden mageren Zustands des durchschnittlichen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases. Die Reduktionsmittelbeimengung kann beispielsweise durch wiederholte, mehrmalige Einspritzung des Reduktionsmittels erfolgen. Die Beimengung des Reduktionsmittels kann so ausgeführt werden, daß, verglichen mit der Reduktionsmittelbeimengung, die bei der vorstehenden Steuerung des fetten Zustands eintritt, die Einspritzfortdauer kürzer und die Einspritzfrequenz höher ist, die Einspritzmenge pro Zeiteinheit geringer ist, während die Einspritzfrequenz höher ist, oder die Einspritzmenge pro Zeiteinheit geringer ist, während die Einspritzfortdauer länger ist. Genauer gesagt variieren die Einspritzfortdauer, die Einspritzfrequenz und die Einspritzmenge pro Zeiteinheit in Abhängigkeit von der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate. Es kann beispielsweise jedoch auch vorkommen, daß die Reduktionsmittelbeimengung mit etwa 10 ms jeweils alle zwei Sekunden für die Temperaturanstiegssteuerung und andererseits mit etwa 200 ms jeweils alle 30 Sekunden für die Steuerung des fetten Zustands erfolgt.
  • Außerdem kann die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate bei Schritt S108 entsprechend der Reduktionsmittelbeimengungsmenge pro Zeiteinheit ausgeführt werden. Wenn nämlich die zum NOx-Absorptions mittel einströmende Abgasströmungsrate relativ hoch ist, kann der magere Zustand des durchschnittlichen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases in bezug auf die Beimengung des Reduktionsmittels ohne weiteres beibehalten werden. Wie zuvor beschrieben, ist die aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführte Wärmemenge beträchtlich, da die Strömungsgeschwindigkeit des durch das NOx-Absorptionsmittel 12 gelangenden Abgases hoch ist. Infolgedessen wird ein Zustand erzeugt, der vom Standpunkt des Ausführens eines raschen Temperaturanstiegs des NOx-Absorptionsmittels 12 nicht zu bevorzugen ist. Außerdem kann in einigen Fällen, wenn die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate relativ hoch ist, ein Teil des beigemengten Reduktionsmittels am NOx-Absorptionsmittel 12 haften bleiben, ohne daß es einer Reaktion unterzogen wird, und somit stellt sich eine sogenannte HC- (Kohlenwasserstoff-) Vergiftung ein.
  • Diese Arten von Problemen können, unter Verwendung vorangegangener Experimente oder dergleichen, durch Berechnen einer optimalen zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate entsprechend der Reduktionsmittelbeimengungsmenge pro Zeiteinheit und durch Ausführen einer Steuerung verhindert werden. Beim Erstellen derartiger Berechnungen wird dabei die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs und eine Verhinderung einer HC-Vergiftung berücksichtigt. Die Steuerung wird dann derart ausgeführt, daß die tatsächliche zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate entsprechend der Reduktionsmittelbeimengungsmenge pro Zeiteinheit während der tatsächlichen Reduktionsmittelbeimengung gleich der optimalen zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate ist. Durch Ausführen dieser Steuerung wird eine S-Vergiftung verhindert. Dabei wird die optimale zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate entsprechend der Reduktionsmittelbeimengung pro Zeiteinheit auf dem ROM der ECU 8 im voraus gespeichert. Außerdem ist es notwendig, die Position des Regelventils 24 so zu regeln, daß die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate gleich der festgelegten optimalen zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate ist. Dies kann wie folgt ausgeführt werden.
  • Die Gesamtmenge des Abgases aus dem Motor nimmt zu, während die Motorlast Q/N und die Motordrehzahl N ansteigen. Wird die gesamte Abgasströmungsrate im voraus als eine Funktion der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N berechnet, besteht die Möglichkeit, die gesamte Abgasströmungsrate für einen festgelegten Motorbetriebszustand basierend auf dieser Funktion zu berechnen. Ferner ist es im Fall einer jeweiligen Abgasmenge möglich, durch Experimente oder Berechnung die Strömungsrate des in die Hauptleitung 16 strömenden Abgases für jede Position des Regelventils 24 herzuleiten. In anderen Worten kann die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate hergeleitet werden.
  • Dementsprechend werden sowohl die gesamte Abgasströmungsrate als eine Funktion von jeweils der Motorlast Q/N und der Motordrehzahl N als auch die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate als eine Funktion der gesamten Abgasströmungsrate und der Regelventilposition berechnet. Diese beiden Funktionen sind auf dem ROM der ECU 8 gespeichert. Infolgedessen ist es möglich, die Position des Regelventils 24 zu bestimmen, um eine gewünschte zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate entsprechend eines jeden Betriebszustand zu erhalten. Ferner ist es möglich, die Position des Regelventils 24 so zu regeln, daß es durch Steuern des Ansteuerabschnitts 26 auf die entsprechende Position gesteuert wird. Alternativ kann entsprechend den anderen Ausführungsformen ein Strömungsgeschwindigkeitssensor am Einströmungsrand des NOx-Absorptionsmittels 12 (des Filters 14) angebracht sein. Dieser Sensor wird zum Messen und Überwachen der Strömungsgeschwindigkeit verwendet. Die Strömungsrate wird dann basierend auf diesem Meßwert ermittelt, und die Position des Regelventils 24 wird unter Verwendung einer Rückkopplung so geregelt, daß eine gewünschte zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate erreicht wird.
  • Wenn sowohl die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate als auch die Beimengung des Reduktionsmittels bei Schritt S108 ausgeführt werden, kehrt die Kontrollroutine zu Schritt S102 zurück, und die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 wird erneut gemessen und mit der Schwefelanteil-Ab führtemperatur TS verglichen. Wenn an dieser Stelle bestimmt wird, daß die Temperatur TF immer noch geringer ist als die Schwefelanteil-Abführtemperatur TS, wird die Kontrollroutine bei Schritt S104 fortgesetzt und die vorstehende Temperaturanstiegssteuerung wiederholt. Wird hingegen bestimmt, daß die Temperatur TF gleich oder über der Schwefelabführtemperatur TS liegt, wird die Kontrollroutine bei Schritt S110 fortgesetzt und eine Steuerung des fetten Zustands initiiert.
  • Wenn die Steuerung des fetten Zustands initiiert ist, wird zunächst bei Schritt S110 die Reduktion der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate ausgeführt. Dementsprechend geschieht eine Reduktion der Reduktionsmittelmenge, die beigemengt werden muß, um das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases auf einen im wesentlichen stöchimetrischen oder fetten Zustand zu ändern. Folglich wird eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes unterdrückt. Diese Reduktion der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate wird durch Ansteuern des Regelventils 24 unter Verwendung des Ansteuerabschnitts 26 auf die Seite der zweiten Position ausgeführt, was dazu führt, daß die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate zumindest geringer wird als die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate zum Zeitpunkt der vorstehenden Temperaturanstiegssteuerung.
  • Anschließend wird die Beimengung des Reduktionsmittels bei Schritt S112 ausgeführt. Die Beimengung des Reduktionsmittels, die bei Schritt S112 erfolgt, (nämlich die Beimengung des Reduktionsmittels während der Steuerung des fetten Zustands) wird durch die Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 des Reduktionsmittelbeimengungsabschnitts ausgeführt, so daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases fetter wird. In anderen Worten wird, wenn die Beimengung des Reduktionsmittels ausgeführt wird, zumindest das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases auf einen im wesentlichen stöchiometrischen oder fetten Zustand geändert. Ferner wird die Temperatur TF unter einer festgelegten Temperatur gehalten, bei der sich das NOx-Absorptionsmittel 12 ver schlechtert. Wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Gases infolgedessen fetter wird, werden die SOx (Schwefelanteile) aus dem NOx-Absorptionsmittel 12 abgeführt.
  • Für das vorstehend erwähnte Reduktionsmittelbeimengungsverfahren gibt es folgende Verfahrensvorschläge. Die Reduktionsmittelbeimengung kann beispielsweise durch wiederholtes, mehrmaliges Einspritzen von Reduktionsmittel erfolgen. Die Beimengung des Reduktionsmittels kann so ausgeführt werden, daß, im Vergleich zur Reduktionsmittelbeimengung, die bei der vorstehend erwähnten Temperaturanstiegssteuerung erfolgt, die Einspritzfortdauer länger und die Einspritzfrequenz niedriger ist; die Einspritzmenge pro Zeiteinheit größer ist, während die Einspritzfrequenz niedriger ist, oder die Einspritzmenge pro Zeiteinheit größer ist, während die Einspritzfortdauer kürzer ist. Infolgedessen wird innerhalb kurzer Zeit eine verhältnismäßig große Menge Reduktionsmittel beigemengt, und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases wird fetter. Zudem ist der Grund, warum das Reduktionsmittel intermittierend eingespritzt wird, daß verhindert werden soll, daß die Temperatur TF die festgelegte Temperatur erreicht, bei der sich das NOx-Absorptionsmittel 12 verschlechtert. Ferner kann das Reduktionsmittelbeimengungsverfahren durch ein im voraus erfolgendes Überwachen der Temperatur TF während der Reduktionsmittelbeimengung geregelt werden, so daß die Temperatur TF nicht die festgelegte Temperatur erreicht, bei der sich das NOx-Absorptionsmittel 12 verschlechtert.
  • Im Anschluß an den Beginn der Reduktionsmittelbeimengung nimmt im nächsten Schritt S114 ein Wert eines Zählers CS, der die Ausführzeit der Steuerung des fetten Zustands, d. h. die Zeitdauer, während der der Schwefelanteil-Abführvorgang ausgeführt worden ist, um ein Inkrement von eins zu. Anschließend wird bei Schritt S116 bestimmt, ob der Wert des Zählers CS größer ist als ein konstanter Wert CS1, in anderen Worten, ob der Schwefelanteil-Abführvorgang für eine bestimmte Zeitdauer ausgeführt worden ist, die ausreicht, um das absorbierte SOx abzuführen. Wird in diesem Fall bestimmt, daß CS < CS1 ist, nämlich, daß der Schwefelanteil-Abführvorgang für die festgelegte Zeitdauer noch nicht ausgeführt worden ist, wird die Kontrollroutine bei S118 fortgesetzt. Bei Schritt S118 wird die Temperatur erneut mit der festgelegten Schwefelanteil-Abführtemperatur TS verglichen. Ist die Temperatur TS gleich oder über der Schwefelanteil-Abführtemperatur TS, kehrt die Kontrollroutine zur Steuerung des fetten Zustands von Schritt S112 zurück und setzt die Reduktionsmittelbeimengung und Steuerung des fetten Zustands fort. Beträgt die Temperatur TF hingegen weniger als die Schwefelanteil-Abführtemperatur TS, kehrt die Kontrollroutine zur Temperaturanstiegssteuerung von Schritt S104 zurück. Die Temperaturanstiegssteuerung wird erneut initiiert und die anschließende Verarbeitung wird ausgeführt. Wird bei Schritt S116 bestimmt, daß CS > CS1, nämlich, daß der Schwefelanteil-Abführvorgang für die festgelegte Zeitdauer ausgeführt worden ist, wird die Kontrollroutine bei Schritt S120 fortgesetzt. Bei Schritt S120 wird der Zähler zurückgesetzt und die Steuerung des fetten Zustands und die S-Vergiftungsregenerationssteuerung werden zeitgleich abgeschlossen.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, die für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in Anspruch genommene Zeit zu reduzieren und eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes und des Kraftstoffverbrauchs zu unterdrücken. Dies wird durch Variieren von sowohl der zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate als auch des Verfahrens der Beimengung des Reduktionsmittels während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands der S-Vergiftungsregenerationssteuerung erreicht. Alternativ kann die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases derart verändert werden, daß sie während der Ausführung der Einrichtung zur Steuerung des fetten Zustands höher ist als während der Ausführung der Temperaturanstiegssteuereinrichtung.
  • Daneben wird gemäß dieser Ausführungsform eine Leitung verwendet, die das NOx-Absorptionsmittel umgeht, um die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases zu regeln. Infolgedessen ist es nicht notwendig, die Gesamtmenge des aus dem Verbrennungsmotor abgeführten Abgases wesentlich einzuschränken. Dementsprechend ist es möglich, die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in vielen verschiedenen Motorbetriebsbereichen auszuführen.
  • Zusätzlich wird gemäß dieser Ausführungsform während der Temperaturanstiegssteuerung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung die Reduktionsmittelmenge, der dem notwendigen Temperaturanstieg TD entspricht, beigemengt. Ferner ist während der Steuerung des fetten Zustands der S-Vergiftungsregenerationssteuerung die beigemengte Reduktionsmittelmenge ausreichend, um zu bewirken, daß sowohl das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases fetter wird als auch daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels keine Temperatur erreicht, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels eintritt. Somit ist es möglich, die für die S-Vergiftungsregeneration in Anspruch genommene Zeit zu reduzieren und eine Verschlechterung des Schadstoffausstoßes und des Kraftstoffverbrauchs zu unterdrücken. Ferner wird zudem eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels, die durch eine Überhitzung eintritt, verhindert.
  • Anschließend folgt eine Erläuterung der zweiten Ausführungsform der Erfindung. 6 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Struktur der Abgasreinigungsvorrichtung 30 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Dargestellt sind die Abgasströmungen in der Abgasreinigungsvorrichtung 30.
  • Diese Abgasreinigungsvorrichtung 30 ist wie die vorstehende Abgasreinigungsvorrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsform in dem Abschnitt der in 1 gezeigten Abgasreinigungsvorrichtung 10 installiert. Die Abgasreinigungsvorrichtung 30 bildet einen Teil der Abgasleitung 6 aus. Wie in 6 gezeigt ist, weist die Abgasreinigungsvorrichtung 30 auf der Stromaufseite eine Hauptleitung 46, die mit dem Motorkörper 2 verbunden ist, zwei Abzweigleitungen 48 und 52, die abzweigen und dann wieder zusammenlaufen, und eine Hauptleitung 54 auf der Stromabseite auf.
  • Filter, die die Absorbierungsmittel 12 unterstützen, nämlich ein erster und ein zweiter Filter 56 und 58 sind jeweils in der ersten und in der zweiten Abzweigleitung 48 und 52 angeordnet. Die Struktur dieser Filter 56 und 58, die die NOx-Absorptionsmittel 12 tragen, ist mit der Struktur des Filters 14 identisch, der bei der ersten Ausführungs form verwendet wird. Um ferner die NOx-Absorptionsmittel 12, die jeweils durch den ersten und den zweiten Filter 56 und 58 getragen werden, unterscheiden zu können, werden im Rahmen der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsform jeweils die Begriffe „ein NOx-Absorptionsmittel 12a" und ein „NOx-Absorptionsmittel 12b" verwendet.
  • Ein Regelabschnitt 62 ist an einem zusammenlaufenden Abschnitt der beiden Abzweigleitungen 48 und 52 auf der stromabwärtigen Seite eines jeden Filters 56 und 58 vorgesehen. Dieser Regelabschnitt 62 steuert das Strömungsratenverhältnis des in den Abzweigleitungen 48 und 52 strömenden Abgases. Der Regelabschnitt 62 ist mit einem Regelventil 64 und einem Ansteuerabschnitt 66 zum Ansteuern des Regelventils 64 versehen. Das Regelventil 64 wird durch den Ansteuerabschnitt 66 zwischen einer ersten Position, in der die Strömungsrate des in der ersten Abzweigleitung 48 strömenden Abgases gering ist (beispielsweise ein Neuntel der Abgasströmungsrate), und einer zweiten Position gesteuert, in der die Strömungsrate des in der zweiten Abzweigleitung 52 strömenden Abgases gleichermaßen gering ist. Dementsprechend regelt das Regelventil 64 die Abgasströmungen jeweils in der Abzweigleitung 48 und 52. Normalerweise ist das Regelventil 64 jedoch in einer dritten Position positioniert, die in 6 gezeigt ist, bei der es sich um eine Zwischenposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position handelt. Befindet sich das Regelventil 64 in dieser Position, sind die Strömungsrate des in der ersten Abzweigleitung 48 strömenden Abgases und die Strömungsrate des in der zweiten Abzweigleitung 52 strömenden Abgases im wesentlichen identisch.
  • Zusätzlich ist auf der stromaufwärtigen Seite der Filter 56 und 58 der Abzweigleitungen 48 und 52 jeweils ein Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt zur Beimengung eines Reduktionsmittels in jede Abzweigleitung 48 und 52 vorgesehen. Dieses Reduktionsmittel wird während der vorstehend erwähnten S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels verwendet. Der Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt weist Reduktionsmitteleinspritzdüsen 68 und 72 und eine Reduktionsmittelzuführpumpe (nicht gezeigt) auf. Die ECU 8 steuert die Beimengung des Reduktionsmittels, das von der Reduktionsmittelzuführpumpe zugeführt wird, in die erste Ab zweigleitung 48 über die erste Reduktionsmitteleinspritzdüse 68 und in die zweite Abzweigleitung 52 über die zweite Reduktionsmitteleinspritzdüse 72. Die Beimengungen werden in einer angemessenen Weise entsprechend den jeweiligen Steuerschritten und dergleichen ausgeführt. Ferner kann, wie vorstehend beschrieben, eine Substanz, die Reduktionsmittelkomponenten zum Reduzieren der Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide und dergleichen im Abgas erzeugt, als Reduktionsmittel verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch wie bei der ersten Ausführungsform ein Dieselöl, bei dem es sich um den Kraftstoff für den Motorkörper 2 handelt, als Reduktionsmittel verwendet werden, um Komplikationen zu verhindern, die beim Speichern und Wiederbefüllen des Reduktionsmittels und dergleichen eintreten.
  • Der Regelabschnitt 62 und der Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt werden durch die ECU 8 gesteuert. Genauer gesagt ist die ECU 8 mit dem Ansteuerabschnitt 66 des Regelabschnitts 62 verbunden und steuert einen Regelvorgang des Regelventils 64 durch Steuern des Ansteuerabschnitts 66. Zusätzlich ist die ECU 8 jeweils mit den Reduktionsmitteleinspritzdüsen 68 und 72 des Reduktionsmittelbeimengungsabschnitts verbunden. Ferner steuert die ECU 8 einen Reduktionsmittelbeimengungsvorgang einer jeden Reduktionsmitteleinspritzdüse 68 und 72, indem die Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 gesteuert wird.
  • Ferner sind gemäß der zweiten Ausführungsform in jedem Filter 56 und 58, die jeweils das NOx-Absorptionsmittel 12a und 12b tragen, ein erster und ein zweiter Temperatursensor 74 und 76 vorgesehen. Bei diesen Temperatursensoren 74 und 76 handelt es sich um Temperaturermittelungseinrichtungen zum Messen der Temperaturen eines jeden NOx-Absorptionsmittels 12a und 12b auf jedem Filter 56 und 58. Die Temperatursensoren 74 und 76 sind mit der ECU 8 verbunden und senden Meßergebnisse an die ECU 8. Die ECU 8 bestimmt eine Reduktionsmittelmenge, die für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung des jeweiligen NOx-Absorptionsmittels 12a und 12b basierend auf dem empfangenen Meßergebnis beigemengt werden soll und steuert den Reduktionsmittelbeimengungsvorgang der Reduktionsmitteleinspritzdüsen 68 und 72.
  • Bei dieser zweiten Ausführungsform sind darüber hinaus die Temperatursensoren 74 und 76 derart vorgesehen, daß sie die Temperatur eines Endabschnitts auf der stromabwärtigen Seite eines jeweiligen NOx-Absorptionsmittels 12a und 12b aus dem gleichen wie oben für die erste Ausführungsform beschriebenen Grund messen. Auch sind bei der zweiten Ausführungsform ferner der Temperatursensor 74 und 76 jeweils in direkter Verbindung mit einem jeweiligen Filter 56 und 58 vorgesehen, die jeweils ein NOx-Absorptionsmittel 12a und 12b tragen. Die Temperatursensoren 74 und 76 können jedoch wie bei der ersten Ausführungsform jeweils auf der stromabwärtigen Seite eines jeden Filters 56 und 58 vorgesehen sein, die jeweils ein NOx-Absorptionsmittel 12a und 12b tragen, um so die Temperatur eines jeden NOx-Absorptionsmittels 12a und 12b durch eine Möglichkeit wie Ermitteln und ähnliches der Temperatur (insbesondere der Temperatur an der Kante auf der stromabwärtigen Seite) eines jeden NOx-Absorptionsmittels 12a und 12b durch Messen der Abgastemperatur zu berechnen.
  • Anschließend folgt eine Beschreibung des Betriebs der zweiten Ausführungsform. Eine Kontrollroutine für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels gemäß dieser Ausführungsform ist bezüglich wesentlicher Teile, wie z. B. der Kontrollroutine der ersten Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, identisch. Gemäß der zweiten Ausführungsform liegen jedoch NOx-Absorptionsmittel 12 für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung an zwei Stellen vor. Dementsprechend ist es notwendig, die Kontrollroutine für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung, die in 5 gezeigt ist, zweimal auszuführen, um die S-Vergiftungsregenerationssteuerung von sowohl dem NOx-Absorptionsmittel 12a als auch dem NOx-Absorptionsmittel 12b auszuführen. 7 zeigt die Kontrollroutine für die gesamte S-Vergiftungsregenerationssteuerung gemäß dieser Ausführungsform. Diese Kontrollroutine wird durch eine Unterbrechung in konstanten Intervallen ausgeführt.
  • In 7 ist ein Fall dargestellt, wenn eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung in bezug auf das erste und das zweite NOx-Absorptionsmittel 12a und 12b sukzessive ausgeführt wird, wenn eine Ausführungsbedingung für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung des ersten und des zweiten NOx-Absorptionsmittels 12a und 12b festliegt. Der Ausführungszustand der S-Vergiftungsregenerationssteuerung ist mit dem für die erste Ausführungsform identisch. Bei Schritt S200 wird bestimmt, ob der bestimmte Ausführungszustand für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung festliegt. Es kann beispielsweise bestimmt werden, ob die Entfernung, die das Fahrzeug zurückgelegt hat, seit dem die S-Vergiftungsregenerationssteuerung zum letzten Mal ausgeführt wurde, eine festgelegten Sollwert überschritten hat.
  • Der Betrieb der wesentlichen Abschnitte der S-Vergiftungsregenerationssteuerung, die in bezug auf das erste und das zweite NOx-Absorptionsmittel 12a und 12b bei Schritt S202 und Schritt S204 ausgeführt wurde, ist im Grunde mit dem Betrieb von Schritt S102 bis Schritt S120 der S-Vergiftungsregenerationssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform identisch, die unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wurde. Die entsprechende Beziehung der Elemente (beispielsweise die Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 und die Reduktionsmitteleinspritzdüsen 68 und 72 oder der Temperatursensor 34 und die Temperatursensoren 74 und 76) und der Betrieb des Regelventils 64 und dergleichen sind aus 2 und 6 und der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich. Dementsprechend wird an dieser Stelle auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet. (Es sollte beachtet werden, daß die Abzweigleitung, bei der die S-Vergiftungsregenerationssteuerung nicht ausgeführt wird, der Bypass-Leitung 8 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht.)
  • Wird die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in bezug auf eines der NOx-Absorptionsmittel (die nachstehend als die „unterzogenen NOx-Absorptionsmittel" bezeichnet werden) ausgeführt, wenn die in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate geregelt wird, dann gelangt jedoch, entsprechend der zweiten Ausführungsform, das Abgas, das das unterzogene NOx-Absorptionsmittel umgeht, durch das andere NOx-Absorptionsmittel, ohne für eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung unterzogen zu sein. Selbst wenn die S-Vergiftungsregenerationssteuerung ausgeführt wird, wird folglich verhindert, daß ein Abgas, das nicht durch das NOx-Absorptionsmittel gelangt ist, in die Atmosphäre abgeführt wird.
  • 8 ist ein Graph, der ein Beispiel der S-Vergiftungsregenerationssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Der Graph veranschaulicht Veränderungen des für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung unterzogenen NOx-Absorptionsmittels im Zeitverlauf in bezug auf: ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis des in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases, eine Temperatur des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels, eine Konzentration des abgeführten SOx und eine Strömungsrate (eine Regelventilposition) des in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases. Zudem sollte beachtet werden, daß die Angaben in Klammern (offen) und (geschlossen) in dem Abschnitt von 8, der sich auf die zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate bezieht, die Position des Regelventils in bezug auf das unterzogene NOx-Absorptionsmittel anzeigen. Handelt es sich beispielsweise bei dem unterzogenen NOx-Absorptionsmittel um das erste NOx-Absorptionsmittel 12a, entspricht die (offene) Position der Seite der zweiten Position des Regelventils 64, und die (geschlossene) Position entspricht der Seite der ersten Position des Regelventils 64.
  • Bei dem in 8 gezeigten Beispiel wird während der Temperaturanstiegssteuerung eine Regelung derart ausgeführt, daß die in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate eine Sollrate erreicht. Ferner wird auch eine Beimengung des Reduktionsmittels ausgeführt und eine Veränderung zwischen einem mageren und einem fetten Zustand wird wiederholt. Infolgedessen steigt die Temperatur des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels rasch an und erreicht die Schwefelanteil-Abführtemperatur TS. Mit diesem Temperaturanstieg geht ein Anstieg der Konzentration des desorbierten SOx einher. Wird auf einen fetten Zustand umgeschaltet, wird die in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate gesenkt. Zeitgleich wird ein Reduktionsmittelbeimengungsverfahren so verändert, daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis auf einem im wesentlichen stöchiometrischen oder fetten Zustand beibehalten wird. Infolgedessen werden die notwendigen Temperatur- und Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Bedingungen für die Abführung des absorbierten SOx erfüllt und die Abführung (Desorption) des SOx fortgesetzt.
  • Wie aus der vorhergehenden Beschreibung der Ausführungsform deutlich hervorgeht, können gemäß dieser Ausführungsform die gleichen betrieblichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erreichten werden (nämlich in dem sowohl die in das unterzogenen NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate als auch das Beimengungsverfahren für das Reduktionsmittel während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands geändert werden, wobei es möglich ist: die Regenerationszeit zu reduzieren, eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und des Schadstoffausstoßes zu unterdrücken und den Motorbetriebsbereich zu erweitern, in dem eine S-Vergiftungsregenerationssteuerung unter Verwendung einer Regelung der einströmenden Abgasströmungsrate ausgeführt werden kann, und eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels zu verhindern, die durch eine Überhitzung des NOx-Absorptionsmittels bewirkt wird). Zudem wird gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform die in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate geregelt, wenn die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in bezug auf eines der NOx-Absorptionsmittel ausgeführt wird, das in einer der Abzweigleitungen angeordnet ist. Dementsprechend wird das verbleibende Abgas der anderen Abzweigleitung zugeführt und gelangt durch das andere NOx-Absorptionsmittel, das in der jeweiligen anderen Abzweigleitung angeordnet ist. Selbst wenn die S-Vergiftungsregenerationssteuerung ausgeführt wird, wird demnach verhindert, daß ein Abgas, das noch nicht durch ein beliebiges der NOx-Absorptionsmittel gelangt ist, in die Atmosphäre abgeführt wird.
  • Anschließend folgt eine Beschreibung der dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung. 9 ist eine schematische erläuternde Zeichnung einer Außenansicht der Abgasreinigungsvorrichtung 40 gemäß einer dritten Ausführungsform. 9A und 9B zeigen die Abgasreinigungsvorrichtung 40 in der Draufsicht bzw. von der Seite. Außerdem stellen 10A und 10B erläuternde Zeichnungen dar, die Schnittansichten der Abgasreinigungsvorrichtung 40 in der Draufsicht bzw. von der Seite zeigen. Gezeigt sind die Strömungen des Abgases in der Abgasreinigungsvorrichtung 40.
  • Diese Abgasreinigungsvorrichtung 40 ist wie die vorstehend erwähnten Abgasreinigungsvorrichtungen 20 und 30 gemäß den anderen Ausführungsformen in dem in 1 gezeigten Abschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung 10 angeordnet und bildet einen Teil der Abgasleitung 6. Wie in 9 gezeigt ist, weist die Abgasreinigungsvorrichtung 40 eine Hauptleitung 78 und eine Ringleitung 82 auf, die mit der Hauptleitung 78 verbunden ist. Ein Leitungsschaltabschnitt 84 ist an einem Verbindungsabschnitt der Hauptleitung 78 und der Ringleitung 82 vorgesehen. Der Leitungsschaltabschnitt 84 ist mit einem Leitungsschaltventil (Regelventil) 86 versehen, der sowohl den Verlauf des Abgases schaltet als auch eine Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases regelt, wie nachstehend beschrieben wird. Der Leitungsschaltabschnitt 84 ist ebenfalls mit einem Ansteuerabschnitt 88 zum Ansteuern des Leitungsschaltventils 86 versehen. Der Leitungsschaltabschnitt 88 weist vier Seiten auf, die zwei Sätze von horizontal gegenüberliegenden Seiten ausbilden. Diese Seiten verbinden vier Leitungen miteinander. Die Hauptleitungsabschnitte 78a und 78b, die zwei Abschnitte der Hauptleitung 78 ausbilden, sind jeweils mit den Seiten von einem der Sätze von horizontal gegenüberliegenden Seiten verbunden. Ferner sind Ringleitungsabschnitte 82a und 82b, die zwei Abschnitte der Ringleitung 82 ausbilden jeweils mit den Seiten des anderen Satzes der horizontal gegenüberliegenden Seiten verbunden.
  • Der Filter 14, der das gleiche NOx-Absorptionsmittel 12 trägt, das in der anderen Ausführungsform verwendet wird, ist in der Ringleitung 82 vorgesehen. Der erste Ringleitungsabschnitt 82a ist mit einer Seite einer ersten Oberfläche S1 des Filters 14 (des NOx-Absorptionsmittels 12) verbunden, und der zweite Ringleitungsabschnitt 82b ist mit einer Seite der zweiten Oberfläche S2 desselben verbunden. Zudem ist ein separates NOx-Absorptionsmittel 92 in dem Hauptleitungsabschnitt 78b auf der stromabwärtigen Seite vorgesehen. Der auf der stromabwärtigen Seite vorgesehene Hauptleitungsabschnitt 78b ist so ausgebildet, daß er den Abschnitt umgibt, in dem der Filter 14 der Ringleitung 82 untergebracht ist.
  • Zudem weist die Abgasreinigungsvorrichtung 40 einen Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt zur Beimengung eines Reduktionsmittels in die Ringleitung 82 auf. Dieses Reduktionsmittel wird während der Ausführung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist dieser Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt am ersten Ringleitungsabschnitt 82a angebracht. Der Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt weist eine Reduktionsmitteleinspritzdüse 94 und eine Reduktionsmittelzuführpumpe (in der Zeichnung nicht gezeigt) auf. Die ECU 8 steuert die Beimengung des Reduktionsmittels, das von der Reduktionsmittelzuführpumpe zugeführt wird, in den ersten Ringleitungsabschnitt 82a. Diese Beimengung wird in angemessener Weise unter Verwendung der Reduktionsmitteleinspritzdüse 94 entsprechend der Steuerschritte und dergleichen ausgeführt. Ferner wird bei dieser Ausführungsform wie bei den anderen Ausführungsformen das Dieselöl, bei dem es sich um den Kraftstoff für den Motorkörper 2 handelt, als das Reduktionsmittel verwendet.
  • Der Leitungsschaltabschnitt 84 und der Reduktionsmittelbeimengungsabschnitt werden durch die ECU 8 gesteuert. Insbesondere ist die ECU 8 mit dem Ansteuerabschnitt 88 des Leitungsschaltabschnitts 84 verbunden und steuert den Betrieb des Leitungsschaltventils 86 durch Steuerung des Ansteuerabschnitts 88. Zudem ist die ECU 8 mit der Reduktionsmitteleinspritzdüse 94 des Reduktionsmittelbeimengungsabschnitts verbunden und steuert den Reduktionsmittelbeimengungsvorgang der Reduktionsmitteleinspritzdüse 94 durch Steuerung der Reduktionsmitteleinspritzdüse 94 (desselben).
  • Außerdem ist gemäß der zweiten Ausführungsform ein Temperatursensor 96 in dem Filter 14 vorgesehen, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt. Bei dem Temperatursensor 96 handelt es sich um eine Temperaturermittelungseinrichtung zum Messen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12. Der Temperatursensor 96 ist mit der ECU 8 verbunden und sendet Meßergebnisse an die ECU 8. Die ECU 8 bestimmt, basierend auf dem empfangenen Meßergebnis, eine Reduktionsmittelmenge, die für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels 12 beigemengt werden soll, und steuert auch den Reduktionsmittelbeimengungsvorgang der Reduktionsmitteleinspritzdüse 94. Außerdem ist gemäß dieser Ausführungsform aus dem gleichen Grund, der bei der ersten Ausführungsform angegeben wurde, der Temperatursensor 96 an einem an der stromabwärtigen Seite vorgesehen Endabschnitt des NOx-Absorptionsmittels 12 vorgesehen, um die Temperatur der S-Vergiftungsregenerationssteuerung des NOx-Absorptionsmittels 12 zu messen.
  • Ferner ist der Temperatursensor 96 gemäß dieser Ausführungsform in direkter Verbindung mit dem Filter 14 vorgesehen, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt. Der Temperatursensor 96 kann jedoch in einer zu den vorgehenden Ausführungsformen ähnlichen Weise an der stromabwärtigen Seite des Filters 14, der NOx-Absorptionsmittel 12 trägt, vorgesehen sein. Das heißt, der Temperatursensor 96 kann in dem zweiten Ringleitungsabschnitt 82b vorgesehen sein, so daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 durch Möglichkeiten, wie z. B. Ermitteln und dergleichen, der Temperatur (insbesondere der Temperatur am Rand an der stromabwärtigen Seite) des NOx-Absorptionsmittels 12 durch Messen der Temperatur des Abgases hergeleitet werden kann.
  • Das in die Abgasreinigungsvorrichtung 40 strömende Abgas strömt ausnahmslos durch die Hauptleitung 78 und kann selektiv durch die Ringleitung 82 strömen, wie nachstehend beschrieben wird.
  • 10A und 10B zeigen Abgasströmungen innerhalb der Abgasreinigungsvorrichtung 40, wenn sich das Leitungsschaltventil 86 in einer ersten Position befindet. In diesem Fall strömt das innerhalb der Abgasreinigungsvorrichtung 40 strömende Abgas durch den auf der stromaufwärtigen Seite angeordneten Hauptleitungsabschnitt 78a zum Leitungsschaltabschnitt 84, strömt dann der Reihe nach durch den ersten Ringleitungsabschnitt 82a und den zweiten Ringleitungsabschnitt 82b und kehrt zum Leitungsschaltabschnitt 84 zurück. Dabei strömt das Abgas von der ersten Oberfläche S1 zur zweiten Oberfläche S2 des Filters 14, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt. Das Abgas, das zum Leitungsschaltabschnitt 84 zurückgekehrt ist, strömt in den stromabwärtigen Hauptleitungsabschnitt 78b und wird, nachdem es durch das separate NOx-Absorptionsmittel 92 gelangt ist, aus der Abgasreinigungsvorrichtung 40 abgeführt. Wie in 10A und 10B gezeigt ist, gelangt außerdem das Abgas, das durch das NOx-Absorptionsmittel 92 gelangt ist, durch den Abschnitt des Hauptleitungsabschnitts 78b, der so ausgebildet ist, daß er den Abschnitt umschließt, in dem der Filter 14 der Ringleitung 82 untergebracht ist.
  • 11 zeigt die Abgasströmungen in der Abgasreinigungsvorrichtung 40 in der gleichen Weise wie in 10A, wenn das Leitungsschaltventil 86 in einer zweiten Position positioniert ist. Dabei strömt das Abgas fast in der selben Weise wie in 10A gezeigt ist. Die Strömungsrichtung entlang der Ringleitung 82 ist jedoch genau entgegengesetzt. Insbesondere strömt das Abgas, das zum Leitungsschaltabschnitt 84 geströmt ist, der Reihe nach durch den zweiten Ringleitungsabschnitt 82b und den ersten Ringleitungsabschnitt 82a und kehrt zum Leitungsschaltabschnitt 84 zurück. Dabei strömt das Abgas von der zweiten Oberfläche S2 zur ersten Oberfläche S1 des Filters 14, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt. Dementsprechend ist es möglich, die Strömungsrichtung des zum NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases umzukehren. Folglich ist es bei einer normalen Verwendung möglich, eine Abweichung in dem Maße zu verhindern, daß unterschiedliche Abschnitte des NOx-Absorptionsmittels genutzt werden etc., wodurch das gesamte NOx-Absorptionsmittel effizient genutzt wird.
  • 12 zeigt die Abgasströmungen in der Abgasreinigungsvorrichtung 40 in der gleichen Weise wie in 10A und 11, wenn das Leitungsschaltventil 86 in einer dritten Position angeordnet ist. Bei dieser dritten Position handelt es sich um eine Zwischenposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position. Es sollte beachtet werden, daß sich das Leitungsschaltventil 86 vorübergehend in der dritten Position befindet, wenn das Leitungsschaltventil 86 zwischen der ersten Position und der zweiten Position umgeschaltet wird. Wenn das Leitungsschaltventil 86 in der dritten Position positioniert ist, strömt nahezu das gesamte in den Leitungsschaltabschnitt 84 strömende Abgas geradewegs in den stromabwärtigen Hauptleitungsabschnitt 78b und wird, nachdem es durch das NOx-Absorptionsmittel 92 gelangt ist, aus der Abgasreinigungsvorrichtung 40 abgeführt.
  • Wenn das Leitungsschaltventil 86 sich in entweder der ersten oder der zweiten Position befindet, gelangt das Abgas, wie vorstehend beschrieben, durch den Filter 14, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt, und im Anschluß daran gelangt es auch durch das NOx-Absorptionsmittel 92. Befindet sich das Leitungsschaltventil 86 hingegen in der dritten Position, wird fast das gesamte Abgas aus der Abgasreinigungsvorrichtung 40 abgeführt, nachdem es lediglich durch das NOx-Absorptionsmittel 92 und nicht durch den Filter 14 gelangt ist, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt. Dementsprechend ist das Leitungsschaltventil 86 während der normalen Verwendung entweder in der ersten Position oder der zweiten Position positioniert, so daß das Abgas gereinigt wird, indem es durch den Filter, der das NOx-Absorptionsmittel 12 und das NOx-Absorptionsmittel 92 trägt, gelangt. Daneben kann die Position des Leitungsschaltventils 86 zwischen der ersten Position und der zweiten Position nach Bedarf unter Verwendung des Ansteuerabschnitts 88 geregelt werden.
  • Anschließend erfolgt eine Beschreibung der dritten Ausführungsform. Es sollte jedoch beachtet werden, daß der Betrieb der S-Vergiftungsregenerationssteuerung dieser Ausführungsform grundlegend mit dem Betrieb der S-Vergiftungsregenerationssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform identisch ist. Die Kontrollroutine dieser S-Vergiftungsregenerationssteuerung ist in 5 dargestellt. Darüber hinaus ist die entsprechende Beziehung der Elemente (beispielsweise der Reduktionsmitteleinspritzdüse 32 und der Reduktionsmitteleinspritzdüse 94 oder des Temperatursensors 34 und des Temperatursensors 96) und dergleichen aus den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich. Dementsprechend kann an dieser Stelle auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden. Die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate bei der Verwendung des Leitungsschaltventils 86 für jeweils die Temperaturanstiegssteuerung und die Steuerung des fetten Zustands dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der bei der ersten Ausführungsform ausgeführten Regelung. Dementsprechend erfolgt nachstehend eine Beschreibung.
  • Die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate für die Temperaturanstiegssteuerung wird bei Schritt S108 von 5 ausgeführt. Die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate wird an dieser Stelle durch Regeln des Leitungsschaltventils 86 unter Verwendung des An steuerabschnitts 88 ausgeführt. Infolge dieser Regelung strömt das Abgas von der ersten Oberfläche S1 hin zur zweiten Oberfläche S2 des Filters 14. In anderen Worten wird das Leitungsschaltventil 86 so geregelt, daß es sich zu allermindest auf der Seite der ersten Position von der dritten Position befindet.
  • Befindet sich das Leitungsschaltventil 86 in der zweiten Position, wenn die Ausführbedingung für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung festliegt, bewirkt demnach die zuvor beschriebene Regelung, daß die Richtung des Abgases, das durch den das NOx-Absorptionsmittel 12 tragenden Filter 14 strömt, umgekehrt wird. In anderen Worten umfaßt die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate an dieser Stelle eine Umkehrung der Strömungsrichtung des Abgases. Nimmt man an, daß es sich bei der Strömungsrichtung, in der das Abgas von der ersten Oberfläche S1 zur zweiten Oberfläche S2 des Filters 14 strömt, eine Vorwärtsrichtung der Strömungsrate ist, dann kommt diese Umkehrung der Strömungsrichtung einer Regelung der Strömungsratenrichtung von einer Rückwärtsrichtung der Strömungsrate zur Vorwärtsrichtung der Strömungsrate gleich. Diese Regelung kann als eine Art der Strömungsratenregelung betrachtet werden. Der Grund für die Ausführung der Regelung, so daß das Abgas von der ersten Oberfläche S1 zur zweiten Oberfläche S2 des Filters 14 strömt, ist, daß eine Ausführungsposition für eine Reduktionsmittelbeimengung während der S-Vergiftungsregenerationssteuerung sich auf der stromaufwärtigen Seite des Filters 14 befindet. Das heißt, daß sich die Position der Reduktionsmitteleinspritzdüse 94 auf der stromaufwärtigen Seite des Filters 14 befindet, der das NOx-Absorptionsmittel 12 trägt.
  • Darüber hinaus wird die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate an dieser Stelle wie bei den anderen Ausführungsformen derart ausgeführt, daß für die Verbrennung des beigemengten Reduktionsmittels genügend Sauerstoff vorliegt, um die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 zu erhöhen. Das Leitungsschaltventil 86 kann beispielsweise in der ersten Position derart angeordnet sein, daß das gesamte vom Motorkörper 2 abgeführte Abgas von der ersten Oberfläche S1 zur zweiten Oberfläche S2 des NOx-Absorptionsmittels 12 (des Filters 14) strömt. Alternativ ist es ähnlich zu den vorangegangenen Ausführungsformen dann, wenn die Strömungsrate des vom Motorkörper 2 abgeführten Abgases hoch ist, unerwünscht, wenn das gesamte Abgas dem NOx-Absorptionsmittel 12 zugeführt wird. Dementsprechend wird die Position des Leitungsschaltventils 86 zwischen der ersten und der dritten Position derart geregelt, daß lediglich ein Teil des vom Motor abgeführten Abgases zum NOx-Absorptionsmittel 12 strömt. In diesem Fall gelangt das Abgas, das nicht zum NOx-Absorptionsmittel 12 strömt, nämlich das Abgas, das das NOx-Absorptionsmittel 12 umgeht, lediglich durch das separate NOx-Absorptionsmittel 92 und wird dann von der Abgasreinigungsvorrichtung 40 abgeführt.
  • Die Regelung der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate für die Steuerung des fetten Zustands wird hingegen bei Schritt S110 von 5 ausgeführt. Bei Schritt S110 wird die Reduktion der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate ausgeführt. Dementsprechend liegt eine Reduktion der Reduktionsmittelmenge vor, die beigemengt werden muß, um ein fetteres Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases entstehen zu lassen. Folglich wird eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und des Schadstoffausstoßes unterdrückt. Diese Reduktion der zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate wird durch Ansteuern eines Leitungsschaltventils 86 unter Verwendung des Ansteuerabschnitts 88 auf die Seite der dritten Position ausgeführt. Dies bewirkt, daß das zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgas von der ersten Oberfläche S1 zur zweiten Oberfläche S2 des NOx-Absorptionsmittels 12 (des Filters 14) strömt und die Strömungsrate des Abgases zumindest geringer wird als die zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate zum Zeitpunkt der vorstehend erwähnten Temperaturanstiegssteuerung.
  • 13A und 13A zeigen jeweils die Temperaturanstiege des NOx-Absorptionsmittels 12 in bezug auf dessen jeweilige Position (in bezug auf die Abgasströmung, eine stromaufwärtige Position, eine mittlere Position und eine stromabwärtige Position), wenn sich das Leitungsschaltventil 86 gemäß der Ausführungsform in der im wesentlichen mittleren Position (im wesentlichen der dritten Position) und in einer stromabwär tigen Position (der ersten Position) befindet. Wie diesen Zeichnungen deutlich zu entnehmen ist, ist es während der Temperaturanstiegssteuerung möglich, einen Temperaturanstieg rascher erfolgen zu lassen, wenn das Leitungsschaltventil 86 auf der Seite der ersten Position angeordnet ist, und die Strömungsrate des einströmenden Abgases erhöht wird. Zudem tritt im allgemeinen, ungeachtet der Position des Leitungsschaltventils 86, die maximale Temperatur des Abgases an einer Position auf der in bezug auf die Abgasströmung stromabwärtigen Seite auf. Dementsprechend ist aus den Zeichnungen ersichtlich, daß, um eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels 12, die durch Überhitzung bewirkt wird, zu verhindern, die Temperatur bevorzugt am Rand der stromabwärtigen Seite des NOx-Absorptionsmittels 12 überwacht wird.
  • Ferner ist 14 ein Graph, der ein Beispiel der S-Vergiftungsregenerationssteuerung gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Dieser Graph stellt Veränderungen im Zeitverlauf bezüglich der Strömungsrate (der Position des Leitungsschaltventils) des in das NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases, eines Reduktionsmittelbeimengungsimpulses und der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 dar. Daneben entsprechen die in Klammern gesetzten sich verändernden Ventilpositionen, d. h. (stromabwärtig), (mittel), (Rückwärtsströmung), die im Abschnitt von 14 bezogen auf die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases gezeigt sind, der ersten, dritten und zweiten Position von jeweils dem Leitungsschaltventil 86.
  • Bei dem in 14 gezeigten Beispiel wird das Leitungsschaltventil 86 während der Temperaturanstiegssteuerung in der stromabwärtigen Position (der ersten Position) gehalten, die Strömungsrate des einströmenden Abgases auf einem relativ hohen Wert gehalten und das Reduktionsmittel gemäß einem Impuls einer hohen Frequenz und kurzer Fortdauer beibehalten wird. Infolgedessen steigt die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels 12 rasch an, bis die Schwefelanteil-Abführtemperatur TS erreicht ist, und somit wird der notwendige Temperaturzustand zum Abführen des absorbierten SOx realisiert. Wird auf die Steuerung des fetten Zustands geschaltet, wird das Leitungsschaltventil 86 auf die im wesentlichen mittlere Position (im wesentlichen die dritte Position) gesteuert, die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel 12 strömenden Abgases reduziert und ein Reduktionsmittelbeimengungsverfahren derart verändert, daß die Beimengungen entsprechend einem Impuls mit einer niedrigen Frequenz und einer langen Fortdauer auftreten. Infolgedessen wird das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit einem im wesentlichen stöchiometrischen oder fetten Zustand beibehalten. Dementsprechend werden sowohl die notwendigen Temperatur- als auch Kraftstoff/Luft-Verhältnisbedingungen zum Abführen des absorbierten SOx erfüllt und eine Abführung (Desorption) des SOx ausgeführt.
  • Wie aus der vorhergehenden Beschreibung dieser Ausführungsform hervorgeht, können gemäß dieser Ausführungsform die selben vorteilhaften Betriebswirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden. Zusätzlich kann während der Ausführung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung verhindert werden, daß das Abgas in die Atmosphäre abgeführt wird, ohne durch eines der NOx-Absorptionsmittel gelangt zu sein. Wie vorstehend beschrieben, ist es zudem gemäß dieser Ausführungsform möglich, die Strömungsrichtung des zum NOx-Absorptionsmitel 12 strömenden Abgases umzukehren. Dadurch kann während der normalen Verwendung eine Abweichung in dem Maße verhindert werden, daß unterschiedliche Abschnitte des NOx-Absorptionsmittel genutzt werden etc., wodurch eine effiziente Nutzung des gesamten NOx-Absorptionsmittels möglich gemacht wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dieser Erfindung während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands der S-Vergiftungsregenerationssteuerung möglich, die Regenerationszeit für die S-Vergiftung zu reduzieren und eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und des Schadstoffausstoßes zu unterdrücken. Dies wird durch Ändern von sowohl der Strömungsrate des zum unterzogenen NOx-Absorptionsmittel strömenden Abgases als auch des Reduktionsmittelbeimengungsverfahrens erreicht. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden jeweils Beispiele dargestellt, bei denen die Strömungsrate des einströmenden Abgases und das Reduktionsmittelbeimengungsverfahren beide für die Temperaturanstiegssteuerung und die Steuerung des fetten Zustands geändert wurden. Die gleichen Effekte können jedoch sowohl bei der Temperaturanstiegssteuerung als auch der Steuerung des fetten Zustands erzielt werden, indem lediglich entweder die Strömungsrate des einströmenden Abgases oder das Reduktionsmittelbeimengungsverfahren geändert werden.
  • Gemäß der jeweiligen vorstehenden Ausführungsformen ist es darüber hinaus nicht erforderlich, eine erhebliche Einschränkung der Gesamtmenge des vom Verbrennungsmotor abgeführten Abgases vorzunehmen. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, die S-Vergiftungsregenerationssteuerung in vielen verschiedenen Motorbetriebsbereichen auszuführen. Dies wird durch Regeln der in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate durch Verwendung einer Leitung zur Umgehung des unterzogenen NOx-Absorptionsmittels erreicht. Die Erfindung ist jedoch dahingehend nicht begrenzt, und sie kann die in das unterzogene NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate durch andere Möglichkeiten regeln.
  • Zusätzlich wird gemäß den jeweiligen Ausführungsformen eine durch Überhitzung bewirkte Verschlechterung und dergleichen des NOx-Absorptionsmittels verhindert. Dies wird durch Beimengen der dem notwendigen Temperaturanstieg entsprechenden Menge an Reduktionsmittel während der Temperaturanstiegssteuerung der S-Vergiftungsregenerationssteuerung erreicht. Außerdem wird die Beimengung des Reduktionsmittels während der Steuerung des fetten Zustands der S-Vergiftungsregenerationssteuerung derart ausgeführt, daß verhindert wird, daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittel die Temperatur erreicht, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels eintritt. Die Erfindung ist jedoch dahingehend nicht begrenzt und kann mit einer anderen Konfiguration realisiert werden.
  • Ferner wird das NOx-Absorptionsmittel gemäß der jeweiligen Ausführungsformen auf den Wandungsoberflächen der Abgasleitung innerhalb des Filters getragen. Die Erfindung ist dahingehend jedoch nicht beschränkt, und das NOx-Absorptionsmittel und der Filter können separate und unabhängige Elemente sein.
  • Gemäß der jeweiligen Ausführungsformen geht es beim Zustand zum Starten der Reduktion der zum NOx-Absorptionsmittel einströmende Abgasströmungsrate beim Umschalten von der Temperaturanstiegssteuerung auf die Steuerung des fetten Zustands zudem darum, ob die Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels gleich oder über der Schwefelanteil-Abführungstemperatur TS liegt. Dieser Zustand kann jedoch in den Zustand umgeändert werden, in dem die Temperatur TF des NOx-Absorptionsmittels gleich oder über einer festgelegten Temperatur ist, die geringer als die Schwefelanteil-Abführungstemperatur ist. Dabei beginnt eine langsame, über einen bestimmten Zeitraum stattfindende Reduktion der zum NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgasströmungsrate auf die Sollströmungsrate, wenn dieser Zustand erfüllt ist. Ist die Sollströmungsrate realisiert, ist die Temperatur TF gleich oder über der Schwefelanteil-Abführtemperatur TS.
  • Alternativ kann, angesichts der Temperaturreduktion im Anschluß an das Umschalten auf die Steuerung des fetten Zustands, die vorstehende Temperatur, die als die Bedingung zum Umschalten von der Temperaturanstiegssteuerung auf die Steuerung des fetten Zustands verwendet wird (d. h. ein Sollwert für die Temperaturanstiegssteuerung), höher eingestellt sein als die Schwefelanteil-Abführtemperatur. Dabei sollte beachtet werden, daß die Solltemperatur so eingestellt sein sollte, daß sie niedriger ist als die Temperatur, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels eintritt.
  • Entsprechend den jeweiligen Ausführungsformen wird die Erfindung darüber hinaus auf einen Dieselmotor angewendet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auf andere Typen von Verbrennungsmotoren angewendet werden.
  • Unterschreitet die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels, das einer S-Vergiftungsregenerationssteuerung unterzogen wird, während der Steuerung des fetten Zustands eine festgelegte Temperatur, ist es gemäß den Ausführungsformen möglich, die Temperaturanstiegssteuerung erneut auszuführen. Selbst wenn die Temperatur des NOx-Absorptionsmittel einmal abfällt, kann folglich die S-Vergiftungsregenerationssteuerung erneut ausgeführt werden, wobei mit der Temperaturanstiegssteuerung begonnen wird. Infolgedessen ist es möglich, einen festgelegten Wert für die S-Vergiftungsregenerationssteuerung zuverlässig zu erreichen.
  • Gemäß den Ausführungsformen handelt es sich zudem bei der Schwefelanteil-Abführtemperatur um die festgelegte Temperatur. Demnach wird die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels unweigerlich auf die Schwefelanteil-Abführtemperatur erhöht, und somit kann die S-Vergiftungsregenerationssteuerung zuverlässiger ausgeführt werden.
  • Gemäß den Ausführungsformen kann außerdem die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels am Rand der stromabwärtigen Seite ermittelt werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Temperatur am Rand an der stromabwärtigen Seite des NOx-Absorptionsmittels zu überwachen. Allgemein gesprochen erreicht die Temperatur an diesem Punkt ein Maximum. Daher kann eine durch Überhitzung bewirkte Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels zuverlässiger verhindert werden.

Claims (18)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung (10, 20, 30, 40) mit einem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b), das in einer Abgasleitung (6) angeordnet ist, durch das ein von einem Verbrennungsmotor (2) abgeführtes Abgas gelangt, wobei dieses NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) NOx absorbiert, wenn ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines einströmenden Abgases mager ist, und dieses absorbierte NOx reduziert und reinigt, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases fetter wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung (22), die eine Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases regeln kann, und Reduktionsmittelbeimengungseinrichtungen (32, 68, 72, 94) zum Beimengen eines Reduktionsmittels in die Abgasleitung (6) stromauf des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) vorgesehen sind, und dadurch, daß eine Schwefelvergiftungsregenerations-Steuerung ausgeführt wird, wenn die Notwendigkeit besteht, Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) abzuführen, während eine Temperaturanstiegssteuerung zum Steuern einer Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) derart ausgeführt wird, daß die Temperatur höher als eine festgelegte Temperatur ist, und dann eine Steuerung des fetten Zustands zum Steuern des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases derart ausgeführt wird, daß entweder ein im wesentlichen stöchiometrischer Zustand oder ein fetter Zustand entsteht, und eine Steuerung derart ausgeführt wird, daß die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases während einer Ausführung der Temperaturanstiegssteuerung größer ist als während einer Ausführung der Steuerung des fetten Zustands.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bypass-Leitung (18) zum Umgehen des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) vorgesehen ist, und dadurch, daß die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung (22) sowohl die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases als auch die Strömungsrate des Abgases, das das NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) umgeht, regeln kann.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß: wenn Bedarf an einer Abführung der Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) besteht, ein Reduktionsmittel jeweils gemäß einem ersten Verfahren während der Ausführung der Temperaturanstiegssteuerung und einem zweiten Verfahren während der Ausführung der Steuerung des fetten Zustands, das sich vom ersten Verfahren unterscheidet, beigemengt wird.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß: die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung (22) die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases steuert und auch eine Umkehrung einer Richtung des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases steuert.
  5. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß: die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung (22) ein Leitungsschaltventil (86) zum Umkehren der Richtung des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases aufweist.
  6. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Schwefelvergiftungsregenerations-Steuereinrichtung eine Steuerung der Temperaturanstiegssteuereinrichtung und der Einrichtung zur Steuerung des fetten Zustands für das NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) ausführt, das einer Schwefelvergiftungsregenerations-Steuerung zum Abführen der Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) unterzogen wird.
  7. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß: während der Temperaturanstiegssteuerung eine Reduktionsmittelmenge, die beigemengt werden soll, entsprechend entweder einem Unterschied zwischen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) vor einem Start des Temperaturanstiegs und einer festgelegten Temperatur oder einem Unterschied zwischen der Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) während eines Temperaturanstiegsverlaufs und der festgelegten Temperatur bestimmt wird, und die bestimmte Reduktionsmittelmenge der Abgasleitung (6) beigemengt wird, so daß ein magerer Zustand eines durchschnittlichen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases beibehalten wird, und daher die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) zumindest auf die festgelegte Temperatur ansteigt.
  8. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner gekennzeichnet dadurch, daß: während der Steuerung des fetten Zustands das Reduktionsmittel der Abgasleitung (6) beigemengt wird, so daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases fetter als ein ideales Kraftstoff/Luft-Verhältnis wird und verhindert wird, daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) eine Temperatur erreicht, bei der eine Verschlechterung des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) eintritt.
  9. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß: die Abgasleitung (6) mit einer ersten Abzweigleitung und einer zweiten Abzweigleitung gebildet ist, wobei die zweite Abzweigleitung an einer Stelle entlang der ersten Abzweigleitung abzweigt und dann an einer anderen Stelle an einer stromabwärtigen Seite der abzweigenden Stelle der ersten Abzweigleitung wieder zusammenläuft, und ferner das NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) zwischen der abzweigenden Stelle und der zusammenlaufenden Stelle der ersten und der zweiten Abzweigleitung angeordnet ist, und die Abgasströmungsraten-Steuereinrichtung (22) ein Strömungsratenverhältnis des Abgases steuert, das sowohl in der ersten als auch der zweiten Abzweigleitung strömt.
  10. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß: die Reduktionsmittelbeimengung während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands jeweils durch mehrmaliges Einspritzen des Reduktionsmittels ausgeführt wird, wobei diese Einspritzungen derart ausgeführt werden, daß sowohl eine Einspritzfortdauer für die jeweiligen Einspritzungen während der Steuerung des fetten Zustands länger ist als während der Temperaturanstiegssteuerung als auch eine Einspritzfrequenz während der Steuerung des fetten Zustands niedriger ist als während der Temperaturanstiegssteuerung.
  11. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet: die Reduktionsmittelbeimengung während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands jeweils durch mehrmaliges Einspritzen des Reduktionsmittels ausgeführt wird, wobei diese Einspritzungen derart ausgeführt werden, daß sowohl eine Reduktionsmitteleinspritzmenge der Einspritzung für jeweils eine Zeiteinheit während der Steuerung des fetten Zustands größer ist als während der Temperaturanstiegssteuerung als auch eine Einspritzfrequenz während dem fetten Zustand niedriger ist als während der Temperaturanstiegssteuerung.
  12. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß: die Reduktionsmittelbeimengung während der Temperaturanstiegssteuerung und der Steuerung des fetten Zustands jeweils durch mehrmaliges Einspritzen des Reduktionsmittels ausgeführt wird, wobei diese Einspritzungen derart ausgeführt werden, daß sowohl die Reduktionsmitteleinspritzmenge der Einspritzung für jede Zeiteinheit während der Steuerung des fetten Zustands größer ist als während der Temperaturanstiegssteuerung als auch die Einspritzfortdauer einer jeden Einspritzung während der Steuerung des fetten Zustands kürzer ist als während der Temperaturanstiegssteuerung.
  13. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß: während der Steuerung des fetten Zustands, wenn die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b), das der Schwefelvergiftungsregenerationssteuerung unterzogen wird, eine festgelegte Temperatur unterschreitet, die Temperaturanstiegssteuerung erneut ausgeführt wird.
  14. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der festgelegten Temperatur um eine Temperatur handelt, bei der die Schwefelanteile aus dem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) abgeführt werden.
  15. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß: das NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) durch eine Einrichtung zum Entfernen von Abgaspartikeln (14, 56, 58) innerhalb des Abgases gelagert wird und in der Abgasleitung (6) angeordnet ist.
  16. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner folgende Merkmale aufweist: eine Temperaturbewertungseinrichtung zum Bewerten der Temperatur an einem Randabschnitt an der stromabwärtigen Seite des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b), und dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) basierend auf einer Temperaturbewertung vom Temperaturbewertungsabschnitt gesteuert wird.
  17. Steuerverfahren zum Abführen von Schwefelanteilen aus einem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) für eine Abgasreinigungsvorrichtung (10, 20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b), das in einer Abgasleitung (6) angeordnet ist, durch die ein Abgas, das von einem Verbrennungsmotor (2) abgeführt wird, gelangt, wobei dieses NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) NOx absorbiert, wenn ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases mager ist, und dieses absorbierte NOx reduziert und reinigt, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases fetter wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist: Steuern einer Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) derart, daß die Temperatur höher als eine festgelegte Temperatur ist; und Steuern des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des Abgases, im Anschluß an den Temperaturanstiegssteuerungsschritt, derart, daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) einströmenden Abgases entweder einen im wesentlichen stöchiometrischen Zustand oder fetten Zustand erreicht, und dadurch, daß die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases während der Temperaturanstiegssteuerung derart gesteuert wird, daß sie höher ist als die während der Steuerung des fetten Zustands.
  18. Steuerverfahren zum Abführen von Schwefelanteilen aus einem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) für eine Abgasreinigungsvorrichtung (10, 20, 30, 40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b), das in einer Abgasleitung (6) angeordnet ist, durch die ein Abgas, das von einem Verbrennungsmotor (2) abgeführt wird, gelangt, wobei dieses NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) NOx absorbiert, wenn ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines einströmenden Abgases mager ist, und diese absorbierten NOx reduziert und reinigt, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des einströmenden Abgases fetter wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist: Steuern eines Temperaturanstiegs durch Beimengen eines Reduktionsmittels gemäß einem ersten Beimengungsverfahren in die Abgasleitung (6) stromauf des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b), derart, daß eine Temperatur des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) höher ist als eine festgelegte Temperatur; und Steuern eines fetten Zustands im Anschluß an eine Temperaturanstiegssteuerung durch Beimengen des Reduktionsmittels in die Abgasleitung (6) stromauf des NOx-Absorptionsmittels (12, 12a, 12b) gemäß einem zweiten Beimengungsverfahren, das sich vom ersten Beimengungsverfahren derart unterscheidet, daß das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) strömenden Abgases entweder einen im wesentlichen stöchiometrischen Zustand oder fetten Zustand erreicht, und durch Ausführen einer Steuerung, derart, daß die Strömungsrate des zum NOx-Absorptionsmittel (12, 12a, 12b) während einer Ausführung der Temperaturanstiegssteuerung größer ist als während einer Ausführung der Steuerung des fetten Zustands.
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