DE60302537T2

DE60302537T2 - Abgasemissionskontrollvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Regelverfahren dafür

Info

Publication number: DE60302537T2
Application number: DE60302537T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Toyota-shi Aichi-ken Yamaguchi; Hisashi Toyota-shi Aichi-ken Ohki; Masaaki Toyota-shi Aichi-ken Kobayashi; Daisuke Toyota-shi Aichi-ken Shibata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2023-12-20
Also published as: EP1431534A1; US6922988B2; JP2004197695A; JP4288942B2; US20040123585A1; EP1431534B1; DE60302537D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen und ein Verfahren zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bisher ist eine Technik bekannt, bei der, wenn die Menge an Schwefel, die sich in einem NOx-Katalysator abgelagert hat, eine vorbestimmte Menge übersteigt, ein lästiger oder unangenehmer Geruch, der durch den abgelagerten Schwefel verbreitet wird, dadurch unterdrückt wird, dass man das Luft/Treibstoff-Verhältnis einer Mischung in einer vergrößernden oder verringernden Weise um ein reiches bzw. fettes Luft/Treibstoff-Verhältnis herum, das als Referenz dient, variiert (siehe hierzu beispielsweise als ein erstes Patentdokument das japanische offengelegte Patent mit der Nr. 2000-274232 (Seiten 3–5 und 2 und 3)). Bei einer anderen Technik wird die Wiederherstellung eines NOx-Katalysators von dessen SOx-Beladung zu einem Zeitpunkt ausgeführt, in dem das Fahrzeug leer läuft oder abbremst (siehe hierzu beispielsweise als zweites Patentdokument das japanische offengelegte Patent mit der Nr. 2002-38932 (Seiten 4–8 und 3 und 4)). In einer weiteren Technik wird das Luft/Treibstoff-Verhältnis einer Mischung zwischen einem reichen bzw. fetten Verhältnis und einem mageren Verhältnis gewechselt, um so den NOx-Katalysator von dessen SOx-Beladung wiederherzustellen, wenn die Geschwindigkeit des Abtransports oder Entfernens von Schwefelwasserstoff im Zuge der Wiederherstellung des NOx-Katalysators von seiner SOx-Beladung eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigt (siehe hierzu beispielsweise als drittes Patentdokument das japanische offengelegte Patent mit der Nr. 2001-81237 (Seiten 3–7 und 2, 3 und 4)). In einer weiteren Technik wird das Wiederherstellen eines NOx-Katalysators von seiner SOx-Beladung nicht während einer Zeit durchgeführt, während das Fahrzeug leer läuft oder abbremst (siehe hierzu beispielsweise als viertes Patentdokument das japanische offengelegte Patent mit der Nr. 2000-161045 (Seiten 3–9 und 5, 6 und 7)).
Wenn jedoch ein NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung wiederhergestellt wird, während eine Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird, dauert es eine Zeitlang, bis der Schwefelwasserstoff derart in eine Umgebungsatmosphäre abgeführt ist, dass er ausreichend in der Atmosphäre verdünnt oder verteilt ist, und folglich kann aufgrund der Abgabe des Schwefelwasserstoffes in die Atmosphäre ein lästiger oder unangenehmer Geruch erzeugt werden.
Hierzu schlägt die WO-A-0100976 eine Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen und ein Verfahren zur Kontrolle von Abgasemissionen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 6 bzw. 10 vor. Die WO-A-0100976 schlägt vor, den Kohlenmonoxidgehalt oder den λ-Wert eines Abgases zu bestimmen. Wie sich herausgestellt hat, zeigt ein lokales Maximum des CO-Gehalts oder ein Auftreten eines abnehmenden Knickes in dem λ-wert den Beginn einer signifikanten H₂S-Produktion an. Daher schlägt die WO-A-0100976 vor, die SOx-Wiederherstellung anzuhalten, wenn dieses lokale Maximum des CO-Gehalts oder dieser absteigende Knick in dem λ-Wert erfasst wird, unabhängig von der Schwefelwasserstoffkonzentration in der Atmosphäre und und dem entsprechenden lästigen Geruch.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher wurde die vorliegende Erfindung angesichts des oben geschilderten Problems gemacht. Ihre Aufgabe ist es, eine Technik zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, einen lästigen oder unangenehmen Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes zu verhindern, das erzeugt wird, wenn ein NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung bzw. SOx-Vergiftung wiederhergestellt wird, und zwar in einer Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine.
Um diese Aufgabe zu lösen, umfasst eine Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: einen NOx-Katalysator, der dazu eingerichtet ist, NOx einzuschließen bzw. zu sammeln, wenn eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases, das von der Brennkraftmaschine abgeführt wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und das in dem NOx-Katalysator eingeschlossene NOx bei Vorhandensein eines reduzierenden Agens zu reduzieren, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases niedriger als der vorbestimmte Wert ist; einen Bereich zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens, um das reduzierende Agens dem NOx-Katalysator zuzuführen; einen Bereich zum Wiederherstellen von der SOx-Beladung bzw. SOx-Vergiftung, um den NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung bzw. SOx-Vergiftung wiederherzustellen, indem das reduzierende Agens durch den Bereich zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens zugeführt wird, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu variieren, das durch den NOx-Katalysator strömt; einen Bereich zum Abschätzen der Schwefelwasserstoffkonzentration, um eine Konzentration an Schwefelwasserstoff in einer Atmosphäre abzuschätzen, in welche der Schwefelwasserstoff abgeführt wird; und einen Bereich zur Regelung der Menge des zugeführten reduzierenden Agens entsprechend der abgeschätzten Konzentration, um eine Menge des reduzierenden Agens zu steuern bzw. regeln, das von dem Bereich zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens zugeführt wird, und zwar auf eine solche Weise, dass die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, entsprechend der sich erhöhenden Konzentration an Schwefelwasserstoff verringert wird, die durch den Bereich zum Abschätzen der Schwefelwasserstoffkonzentration abgeschätzt wird, während der NOx-Katalysator von seiner Schwefeloxidbeladung wiederhergestellt wird.
Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass, wenn die Konzentration an Schwefelwasserstoff (H₂S) in der Atmosphäre hoch wird, die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, verringert wird, um die Konzentration an Schwefelwasserstoff zu verringern, wodurch die Erzeugung eines lästigen oder unangenehmen Geruches verhindert wird.
Bei der Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine, die derart aufgebaut ist, wird das Schwefeloxid im Abgas in dem NOx-Katalysator eingeschlossen bzw. angelagert und erzeugt so dessen SOx-Beladung bzw. SOx-Vergiftung. Das SOx, das von dem NOx-Katalysator abgeführt wird, und zwar während der Zeit, während der der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung wiederhergestellt wird, wird mittels des reduzierenden Agens zu Schwefelwasserstoff reduziert, während der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung wiederhergestellt wird. Der Schwefelwasserstoff, der während dieser Zeit erzeugt wird, kann, obwohl seine Menge begrenzt ist, einen lästigen oder unangenehmen Geruch verursachen.
Bei der Erzeugung von Schwefelwasserstoff kann der unangenehme oder lästige Geruch des Schwefelwasserstoffes leicht empfunden werden, wenn dessen Konzentration hoch ist. Jedoch verringert sich die menschliche Sensivität bezüglich eines solchen lästigen oder unangenehmen Geruches entsprechend der abnehmenden Konzentration an Schwefelwasserstoff. Daher kann man, wenn der Schwefelwasserstoff, selbst wenn er erzeugt wird, verdünnt bzw. verteilt wird, so dass sich seine Konzentration verringert, seltener einen unangenehmen bzw. lästigen Geruch empfinden. Daher verringert im Falle, in welchem das Verdünnungsverhältnis des Schwefelwasserstoffes niedrig ist, der Bereich zur Regelung der Menge des zugeführten reduzierenden Agens, die anhand der abgeschätzten Konzentration bestimmt wird, die Menge an reduzierendem Agens, das zuzuführen ist. Als Folge verringert sich die Menge an erzeugtem Schwefelwasserstoff, so dass es möglich wird, die Konzentration an Schwefelwasserstoff auf ein solch niedriges Verdünnungsverhältnis zu verringern, bei dem man nicht mehr so oft einen unangenehmen Geruch empfinden kann.
Dabei kann die Verringerung der Menge an reduzierendem Agens, welches zuzuführen ist, dadurch ausgeführt werden, indem man den Einspritzdruck des reduzierenden Agens verringert.
Bevorzugt schätzt der Bereich zum Abschätzen der Schwefelwasserstoffkonzentration, dass, je kleiner die Menge des Abgases ist, das aus der Bremskraftmaschine abgeführt wird, desto höher die Konzentration des Schwefelwasserstoffes in der Atmosphäre ist. Somit wird, wenn die Menge von der Brennkraftmaschine sich vergrößert, der Schwefelwasserstoff, der in dem Abgas enthalten ist, verdünnt, so dass seine Konzentration sich erniedrigt. Dementsprechend kann im Falle eines begrenzten Betrags an Abgas die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre verringert werden, indem die Menge an reduzierenden Agens, das zugeführt wird, verringert wird, wodurch es möglich wird, die Erzeugung eines lästigen oder unangenehmen Geruches zu verhindern.
In diesem Fall kann die Menge an Abgas durch die Menge an Ansaugluft ersetzt sein.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine auf einem Fahrzeug oder einer beweglichen Vorrichtung installiert, und der Bereich zum Abschätzen der Schwefelwasserstoffkonzentration schätzt ab, dass, je niedriger die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist, desto höher die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre ist. Hierzu ist zu beachten, dass, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs vergrößert, der Schwefelwasserstoff, welcher in die Atmosphäre abgeführt wird, mit einer steigenden Menge an Atmosphäre verdünnt wird, und folglich dessen Konzentration dementsprechend verringert wird. Auf der anderen Seite kann, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre dadurch verringert werden, dass man die Menge an reduzierendem Agens verringert, die zugeführt wird. Als Folge wird es möglich, das Erzeugen eines unangenehmen oder lästigen Geruches zu verhindern. Zusätzlich kann in dem Fall, in welchem die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs extrem niedrig ist, die Zufuhr an reduzierendem Agens angehalten werden, wodurch das Erzeugen eines unangenehmen bzw. lästigen Geruches verhindert wird.
Bevorzugt kann der Bereich zum Abschätzen der Schwefelwasserstoffkonzentration abschätzen, dass, je höher die Konzentration vom Schwefel im Brennstoff bzw. Treibstoff ist, desto höher die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre ist. Hierzu sei angemerkt, dass eine Schwefelzusammensetzung im Treib- bzw. Brennstoff enthalten ist und die Konzentration dieser Zusammensetzung im Treibstoff nicht konstant ist. Wenn die Schwefelkonzentration des Treibstoffes hoch ist, wird eine größere Menge an Schwefeloxiden durch einen NOx-Katalysator eingeschlossen bzw. in diesem abgelagert, so dass während der Wiederherstellung des NOx-Katalysators von seiner SOx-Beladung eine größere Menge an Schwefelwasserstoff erzeugt wird. Daher wird die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre hoch. Dementsprechend kann, wenn die Schwefelkonzentration des Treibstoffes hoch ist, die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre verringert werden, indem man die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, verringert, wodurch die Erzeugung eines unangenehmen bzw. lästigen Geruches verringert werden kann.
Um die oben erläuterte Aufgabe zu lösen, umfasst eine Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung: einen NOx-Katalysator, der dazu eingerichtet ist, NOx einzuschließen bzw. aufzunehmen, wenn eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und das in dem NOx-Katalysator abgelagerte NOx bei Vorhandensein eines reduzierenden Agens zu reduzieren, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases niedriger als der vorbestimmte Wert ist; einen Bereich zur Zufuhr an reduzierendem Agens, um das reduzierende Agens dem NOx-Katalysator zuzuführen; einen Bereich zum Wiederherstellen von der SOx-Beladung, um den NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung wiederherzustellen, indem das reduzierende Agens durch den Bereich für die Zufuhr des reduzierenden Agens zugeführt wird, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verändern, welches durch den NOx-Katalysator strömt; einen Bereich zum Erfassen eines mit der Konzentration zusammenhängenden Werts, um einen Wert zu erfassen, der mit einer Konzentration an Schwefelwasserstoff in einer Atmosphäre zusammenhängt, in die der Schwefelwasserstoff abgeführt wird, während der Bereich zum Wiederherstellen von der SOx-Beladung den NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung wiederherstellt; und einen Bereich zur Regelung der Menge an zugeführtem reduzierendem Agens, die auf dem mit der Konzentration zusammenhängenden Wert basiert, um die Menge an reduzierendem Agens zu steuern bzw. regeln, die zugeführt wird, und zwar auf eine solche Weise, dass, wenn der Wert, der durch den Bereich zur Erfassung des mit der Konzentration zusammenhängenden Werts erfasst wird, ansteigt, so dass die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre höher als eine vorbestimmte Konzentration ist, die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert wird, bis die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration verringert wird.
Die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre variiert in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Faktoren. Diese Faktoren umfassen beispielsweise die Menge an Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine angesaugt wird, eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, in dem der Motor installiert ist, und eine Schwefelkonzentration des Treibstoffes. Wenn jeder dieser Faktoren dahingehend wirkt, die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre über eine vorgeschriebene Konzentration zu erhöhen, besteht die Be fürchtung, dass ein unangenehmer bzw. lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes ein Problem darstellen könnte. Ein solcher lästiger bzw. unangenehmer Geruch kann verhindert werden, indem man die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, reduziert. Hierbei kann, indem man die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, reduziert, die Menge an Schwefelwasserstoff, das erzeugt wird, verringert werden, um die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zu senken. Zu diesem Zweck dient der Bereich zur Regelung der Menge des zugeführten reduzierenden Agens dazu, die Menge an reduzierendem Agens, die zuzuführen ist, auf ein solches Niveau zu verringern, bei dem ein lästiger bzw. unangenehmer Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes kein Problem mehr darstellt. Somit kann die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre verringert werden, was es möglich macht, die Erzeugung des unangenehmen bzw. lästigen Geruches zu verhindern.
Bevorzugt erfasst der Bereich zur Erfassung eines mit der Konzentration zusammenhängenden Werts eine Menge an Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine angesaugt wird, und wenn die Menge an Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine während der Zeit angesaugt wird, während der der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung durch den Bereich zur Wiederherstellung von der SOx-Beladung wiederhergestellt wird, kleiner als eine Menge an Ansaugluft ist, mit der die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre niedriger als die vorbestimmte Konzentration gemacht wird, kann der Bereich zur Regelung der Menge an Zufuhr an reduzierendem Agens, die auf dem mit der Konzentration zusammenhängenden Wert basiert, die Menge an reduzierendem Agens, die zuzuführen ist, verringern, bis die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration verringert ist.
Wenn die Menge an Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine angesaugt wird, sich verringert, verringert sich auch die Menge an Abgas, die von dieser abgeführt wird, entsprechend. Daher wird der Schwefelwasserstoff in dem Abgas nicht in einem ausreichenden Maße verdünnt, und folglich steigt dessen Konzentration, so dass die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre ebenfalls ansteigt, was zu der Befürchtung Anlass gibt, dass ein lästiger bzw. unangenehmer Geruch erzeugt werden könnte. Dementsprechend wird in Fällen, in denen eine tatsächliche Menge an Ansaugluft niedriger als die Menge an Ansaugluft ist, bei der das Problem eines lästigen bzw. unangenehmen Geruches verursacht werden könnte, die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, auf ein solches Niveau verringert, dass kein Problem mit dem lästigen bzw. unangenehmen Geruch verursacht wird. Als Folge kann die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre verringert werden, was es ermöglicht, die Entstehung von einem unangenehmen bzw. lästigen Geruch zu verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Menge an Ansaugluft durch die Menge an Abgas ersetzt sein.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine auf einem Fahrzeug installiert, und der Bereich zur Erfassung eines mit der Konzentration zusammenhängenden Werts erfasst eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs während der Zeit, während der der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung durch den Bereich zur Wiederherstellung von der SOx-Beladung wiederhergestellt wird, niedriger als eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist, bei der die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre niedriger als die vorbestimmte Konzentration ist, kann der Bereich zur Regelung der Menge an zugeführtem reduzierendem Agens, die auf dem mit der Konzentration zusammenhängenden Wert basiert, die Menge an reduzierendem Agens verringern, die zugeführt wird, bis die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre unter die vorbestimmte Konzentration verringert worden ist.
Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, wird der Schwefelwasserstoff, der in die Atmosphäre abgeführt wird, nicht in einem ausreichenden Maße verdünnt, so dass die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre ansteigt. Als Folge steigt auch die Konzentration des Schwefelwasserstoffes in der Atmosphäre an, was zu der Befürchtung Anlass gibt, dass ein lästiger bzw. unangenehmer Geruch erzeugt werden könnte. Dementsprechend wird in Fällen, in denen eine tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist, bei der das Problem eines unangenehmen bzw. lästigen Geruches verursacht werden könnte, die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, bis auf ein solches Niveau verringert, dass ein solches Problem eines lästigen bzw. unangenehmen Geruches nicht verursacht wird. Als Folge kann die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre verringert werden, was es ermöglicht, das Erzeugen eines unangenehmen bzw. lästigen Geruches zu verhindern.
Bevorzugt erfasst der Wert zur Erfassung eines mit der Konzentration zusammenhängenden Werts eine Konzentration an Schwefel im Treibstoff, und wenn die Konzentration an Schwefel in dem Treibstoff höher als eine Schwefelkonzentration ist, bei der die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre niedriger als eine vorbestimmte Konzentration wird, verringert der Bereich zur Regelung der Menge an zugeführtem reduzierendem Agens, die auf dem mit der Konzentration zusammenhängenden Wert basiert, die Menge an Treibstoff, der zugeführt wird, um eine vorbestimmte Menge, und zwar während der Zeit, in der der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung wiederhergestellt wird.
Wenn die Schwefelkonzentration des Treibstoffs hoch ist, wird die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre hoch, so dass die Befürchtung besteht, dass ein lästiger bzw. unangenehmer Geruch erzeugt werden könnte. Dementsprechend wird in Fällen, in denen eine tatsächliche Konzentration an Schwefel im Treibstoff höher als eine Schwefelkonzentration ist, bei der das Problem eines lästigen Geruches verursacht werden könnte, die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, auf ein solches Niveau verringert, dass das Problem eines lästigen Geruches nicht verursacht wird, wodurch die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre verringert werden kann, was es möglich macht, das Entstehen eines lästigen Geruches zu vermeiden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine: einen ersten Schritt des Erfassens eines Werts, der mit einer Konzentration an Schwefelwasserstoff in einer Atmosphäre zusammenhängt, in die der Schwefelwasserstoff abgeführt wird, wenn ein reduzierendes Agens zugeführt wird, um den NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung wiederherzustellen; und einen zweiten Schritt zur Steuerung bzw. Regelung einer Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, und zwar auf eine solche weise, dass, wenn der Wert, der in dem ersten Schritt erfasst worden ist, die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre höher als eine vorbestimmte Konzentration erhöht, die Menge an redu zierendem Agens, die zugeführt wird, um einen vorbestimmten Betrag verringert wird, um so die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration zu verringern.
Die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre variiert aufgrund einer Mehrzahl von Faktoren. Diese Faktoren umfassen beispielsweise eine Menge an angesaugter Luft, die in die Brennkraftmaschine angesaugt wird, eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, auf dem der Motor installiert ist, und eine Schwefelkonzentration des Treibstoffs. Wenn irgendeiner dieser Faktoren dahingehend wirkt, dass die Konzentration des Schwefelwasserstoffes in der Atmosphäre über eine vorbestimmte Konzentration hinaus erhöht wird, besteht die Befürchtung, dass ein lästiger Geruch ein Problem darstellen könnte. Ein solcher lästiger Geruch kann verhindert werden, indem man die Menge an reduzierendem Agens verringert, die zugeführt wird. Das heißt, durch die Reduzierung der Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, kann die Menge an Schwefelwasserstoff verringert werden, um die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zu verringern. Dementsprechend wird der Wert, der mit der Konzentration des Schwefelwasserstoffes in der Atmosphäre zusammenhängt, in dem ersten Schritt erfasst, und in Fällen, wo ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes ein Problem darstellen könnte, wird die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, in dem zweiten Schritt reduziert. Somit kann das Entstehen des lästigen Geruches verhindert werden, indem man die Menge an reduzierendem Agens verringert, die zugeführt wird.
Bevorzugt wird in dem ersten Schritt eine Menge an Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine angesaugt wird, als der Wert erfasst, der mit der Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zusammenhängt, in die der Schwefelwasserstoff abgeführt wird, und in dem zweiten Schritt wird, wenn die Menge an Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine angesaugt wird, kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist, die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, verringert, und zwar um den vorbestimmten Betrag, um so die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre auf die vorbestimmte Konzentration zu senken.
Wenn die Menge an Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine angesaugt wird, sich verringert, verringert sich dementsprechend die Menge an Abgas, die von dieser abgeführt wird, so dass der Schwefelwasserstoff in dem Abgas nicht in einem ausreichenden Maße verdünnt wird, und folglich steigt dessen Konzentration. Als Folge steigt auch die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre, was zu der Befürchtung Anlass gibt, dass ein lästiger Geruch erzeugt werden könnte. Dementsprechend wird in Fällen, in denen eine tatsächliche Menge an Ansaugluft niedriger als eine Menge an Ansaugluft ist, bei der das Problem eines lästigen Geruches auftreten könnte, die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, auf ein solches Niveau verringert, dass das Problem des lästigen Geruches nicht verursacht wird. Das heißt, durch die Verringerung der Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, kann die Menge an Schwefelwasserstoff, die erzeugt wird, verringert werden, um die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zu senken. Dementsprechend kann das Entstehen des lästigen Geruches verhindert werden, indem man den Betrag an reduzierendem Agens verringert, das zugeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Menge an Ansaugluft durch die Menge an Abgas ersetzt.
Bevorzugt wird in dem ersten Schritt eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs als der Wert erfasst, der mit der Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zusammenhängt, in die der Schwefelwasserstoff abgeführt wird, und in dem zweiten Schritt wird, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als eine vorgeschriebene Geschwindigkeit ist, die Menge an reduzierendem Agens, die zuführt wird, um die vorbestimmte Menge reduziert, um so die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration zu verringern.
Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, wird der Schwefelwasserstoff, der in die Atmosphäre abgeführt wird, nicht in einem ausreichenden Maße verdünnt, so dass die Konzentration des Schwefelwasserstoffes in der Atmosphäre ansteigt. Als Folge steigt auch die Konzentration des Schwefelwasserstoffes in der Atmosphäre an, was zu der Befürchtung Anlass gibt, dass ein lästiger Geruch erzeugt werden könnte. Dementsprechend wird in den Fällen, in denen eine tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist, bei der das Problem eines lästigen Geruches verursacht werden könnte, die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, auf ein solches Niveau verringert, dass kein Problem des lästigen Geruches erzeugt wird. Das heißt, durch die Verringerung der Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, kann die Menge an Schwefelwasserstoff, die erzeugt wird, verringert werden, um die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zu senken. Dementsprechend kann das Entstehen des lästigen Geruches verhindert werden, indem man die Menge an reduzierendem Agens verringert, das zugeführt wird.
Bevorzugt wird in dem ersten Schritt eine Konzentration an Schwefel in dem Treibstoff als der Wert erfasst, der mit der Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zusammenhängt, in die der Schwefelwasserstoff abgeführt wird, und in dem zweiten Schritt wird, wenn die Konzentration an Schwefel in dem Treibstoff höher als eine vorgeschriebene Konzentration ist, die Menge an reduzierendem Agens, das zugeführt wird, um einen vorbestimmten Betrag verringert, um so die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre auf eine vorbestimmte Konzentration zu senken.
Wenn die Schwefelkonzentration des Treibstoffs hoch ist, wird die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre dementsprechend hoch. Als Folge besteht die Befürchtung, dass ein lästiger Geruch erzeugt werden könnte. Somit wird in den Fällen, in denen eine aktuelle Konzentration an Schwefel in einem Treibstoff höher als Schwefelkonzentration in einem Treibstoff, bei der das Problem eines lästigen Geruches verursacht werden könnte, die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, auf ein solches Niveau verringert, dass das Problem des lästigen Geruches nicht entsteht. Das heißt, durch die Verringerung der Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, kann die Menge an Schwefelwasserstoff, die erzeugt wird, verringert werden, um die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre zu senken. Dementsprechend kann das Entstehen des lästigen Geruches durch die Verringerung der Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verhindert werden.
Die oben erläuterten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann direkter aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wenn man sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen liest.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die die schematische Konstruktion einer Brennkraftmaschine zeigt, bei der eine Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen mit Einlass- und Auslasssystemen nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
2 ist eine Ansicht, die ein Steuer- (offen/ geschlossen) -signal für ein Einspritzventil für ein reduzierendes Agens während der Zeit der Regelung bei einer reichen bzw. fetten Spitze zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf zur Bestimmung einer Zeit der Versorgung mit reduzierendem Agens während der Wiederherstellung eines NOx-Katalysators von einer SOx-Beladung nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung einer Zeit der Versorgung mit reduzierendem Agens während der Wiederherstellung eines NOx-Katalysators von einer SOx-Beladung-Beladung nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens während der Wiederherstellung eines NOx-Katalysators von einer SOx-Beladung in Fällen zeigt, in denen die Zeit der Zufuhr von reduzierendem Agens weiter unterteilt ist, entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit, und zwar gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung einer Zeit der Zufuhr an reduzierendem Agens zeigt, und zwar während der Wiederherstellung eines NOx-Katalysators von einer SOx-Beladung nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Beziehungen und Funktionen von Komponenten der Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei wird der Fall betrachtet, in dem eine Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung bei einem Dieselmotor angewendet wird, der zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet wird. Genauer gesagt, ist die Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung auf einer beweglichen Vorrichtung oder einem Fahrzeug installiert.
(Erste Ausführung)
1 ist eine Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine mit seinen Einlass- und Auslasssystemen zeigt, bei der eine Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 7 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das die Beziehungen und Funktionen zwischen Komponenten der Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Brennkraftmaschine (nachfolgend einfach als Motor bezeichnet), wie sie in 1 dargestellt ist und allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, ist ein wassergekühlter viertaktiger Dieselmotor, der vier Zylinder 2 aufweist.
Der Motor 1 ist mit Treibstoffeinspritzventilen 3 ausgestattet, eines für jeden Zylinder 2, um direkt Treibstoff in eine Brennkammer jedes Zylinders 2 einzuspritzen. Die jeweiligen Brennstoffeinspritzventile 3 sind mit einem Sammler oder einer gemeinsamen Bank ("common rail") 4 verbunden, der bzw. die dazu dient, den Treibstoff bei einem vorbestimmten Druck zu sammeln.
Die gemeinsame Bank 4 kommuniziert mit einer Treibstoffpumpe 6 durch eine Treibstoffzufuhrleitung 5. Die Treibstoffpumpe 6 wird angetrieben, so dass sie arbeitet, und zwar durch eine Antriebsquelle in Form eines Drehmoments eines Abtriebsschafts oder einer Kurbelwelle des Motors 1. Zusätzlich ist ein Pumpenrad 6a auf einer Antriebswelle der Treibstoffpumpe 6 wirkend durch ein Band 7 mit einem Rad 1a der Kurbelwelle verbunden, das auf der Kurbelwelle des Motors 1 montiert ist.
Bei einem Treibstoffeinspritzsystem, das in der vorliegenden Weise aufgebaut ist, wird das Drehmoment der Kurbelwelle auf den Antriebsschaft der Treibstoffpumpe 6 übertragen, so dass die Treibstoffpumpe 6 angetrieben wird, um Treibstoff bei einem Druck zu fördern, der dem Drehmoment entspricht, welches durch deren Antriebswelle übertragen wird.
Der Treibstoff, der von der Treibstoffpumpe 6 gefördert wird, wird durch die Treibstoffzufuhrleitung 5 an die gemeinsame Bank 4 gefördert, wo er bei einem vorbe stimmten Druck gesammelt und dann an die Treibstoffeinspritzventile 3 der jeweiligen Zylinder 2 verteilt wird. Anschließend werden, wenn ein Steuerstrom an die Treibstoffeinspritzventile 3 angelegt wird, die Treibstoffeinspritzventile 3 betätigt, so dass sie sich öffnen, so dass Treibstoff von den Treibstoffeinspritzventilen 3 in die jeweiligen zugehörigen Zylinder 2 eingespritzt wird.
Als Nächstes ist ein Einlassverteiler 8 mit dem Motor 1 auf eine solche Weise verbunden, dass er mit den Brennkammern der jeweiligen Zylinder 2 durch Einlassanschlüsse (nicht dargestellt) kommuniziert.
Mit dem Einlassverteiler 8 ist eine Einlassleitung 9 verbunden, in der ein Luftstrommesser 11 angeordnet ist, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches der Masse an Ansaugluft entspricht, die durch die Einlassleitung 9 strömt.
Ein Drosselventil 13 ist in der Einlassleitung 9 in einer Position unmittelbar stromauf von dem Einlassverteiler 8 angeordnet, um die Strömungsrate der Ansaugluft, die durch die Einlassleitung 9 strömt, einzustellen. Wirkend mit den Drosselventilen 13 ist ein Drosselaktuator 14 in Form eines Stufenmotors oder dergleichen verbunden, um das Drosselventil 13 zu öffnen und schließen.
Ein Kompressorgehäuse 15a eines Zentrifugalladers (Turboladers) 15, der dazu ausgebildet ist, durch eine Antriebsquelle in Form der Abgasenergie angetrieben zu werden, ist in der Einlassleitung 9 an einer Stelle zwischen dem Luftstrommesser 11 und dem Drosselventil 13 angeordnet.
In dem Einlasssystem, das in vorstehender Weise aufgebaut ist, strömt Ansaugluft durch die Einlassleitung 9 in das Kompressorgehäuse 15a, so dass es durch die Drehung eines Kompressorrades, das in dem Kompressorgehäuse 15a angeordnet ist, komprimiert wird. Die in dem Kompressorgehäuse 15a derartig komprimierte Ansaugluft strömt in den Einlassverteiler 8, wobei ihre Strömungsrate durch das Drosselventil 13 angepasst wird, wie es notwendig ist. Die Ansaugluft, die in den Einlassverteiler 8 strömt, wird dann von diesem in die Brennkammern der jeweiligen Zylinder 2 durch Verzweigungsleitungen verteilt, so dass sie dazu dient, den Treibstoff zu verbrennen, der von den Brennstoffeinspritzventilen 3 der jeweiligen Zylinder in die Brennkammern eingespritzt wird.
Auf der anderen Seite ist ein Abgassammler 18 mit dem Motor 1 verbunden, wobei seine Verzweigungsleitungen mit den Brennkammern der jeweiligen Zylinder 2 durch Abgasauslässe 1b kommunizieren.
Der Abgassammler 18 ist mit dem Turbinengehäuse 15b des Zentrifugalladers 15 verbunden, der seinerseits mit einer Abgasleitung 19 verbunden ist, die an dessen stromabwärts gelegener Seite in die Atmosphäre hinausführt.
Ein NOx-Sammelreduzierkatalysator 20 (nachfolgend einfach als ein NOx-Katalysator bezeichnet) ist in der Abgasleitung 19 angeordnet und ist aus einem porösen Material hergestellt, wie beispielsweise Cordierit. Genauer gesagt, umfasst der NOx-Katalysator 20 einen Träger, der beispielsweise Aluminium gebildet ist, und ein erstes und ein zweites Komponentenglied, das auf dem Träger getragen wird, wobei das erste Komponentenglied wenigstens eines der folgenden Stoffe aus der Reihe der Alkalimetalle umfasst, wie beispielsweise Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li), Cäsium (Cs) oder dergleichen, aus der Reihe der Alkalierden wie beispielsweise Barium (Ba), Calcium (Ca) oder dergleichen und/oder der seltenen Erden wie beispielsweise Lantern (La), Yttrium (Y) oder dergleichen, und wobei das zweite Komponentenglied ein Edelmetall wie beispielsweise Platin (Pt) oder dergleichen umfasst. Hier sei angemerkt, dass in der ersten Ausführung der NOx-Katalysator 20 Barium (Ba) und Platin (Pt) umfassen kann, die auf dem Träger angeordnet sind, der aus Aluminium hergestellt ist, mit einem Umwandlungs- bzw. Übergangsmetall wie beispielsweise Ceroxid (CeO₂) oder dergleichen, welches eine Fähigkeit zum Speichern von Sauerstoff (O₂-Speicherung) aufweist.
Wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases, welches in den NOx-Katalysator 20 strömt, hoch ist, schießt der NOx-Katalysator 20 Stickoxide (NOx) ein, die in dem Abgas enthalten sind, bzw. diese Stickoxide lagern sich in dem NOx-Katalysator 20 ab, während, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases, welches in den NOx-Katalysator strömt, niedrig ist, das NOx, das in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen bzw. abgelagert ist, aus diesem abgeführt wird. Zu dieser Zeit wird, falls reduzierende Zusammensetzungen wie beispielsweise Hydrogencarbonat (Hc), Kohlenmonoxid (CO) oder dergleichen in dem Abgas vorhanden sind, das NOx, das aus dem NOx-Katalysator 20 abgeführt wird, durch die reduzierenden Zusammensetzungen reduziert. Zusätzlich hält ein Übergangs- bzw. Umwandlungsmetall wie beispielsweise Ceroxid (CeO₂) temporär Sauerstoff entsprechend der Charakteristik des Abgases und hat die Fähigkeit, diesen Sauerstoff als aktivierten Sauerstoff abzuführen.
Ein Abgastemperatursensor 24 ist in der Abgasleitung 19 in einer Stelle stromauf von dem NOx-Katalysator 20 angeordnet, um ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen, das der Temperatur des Abgases entspricht, welches durch die Abgasleitung 19 strömt. Ein NOx-Sensor 22 ist darüber hinaus in der Abgasleitung 19 an einer Stelle stromab von dem NOx-Katalysator 20 angeordnet, um ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen, welches der NOx-Konzentration des Abgases entspricht, das durch die Abgasleitung 19 strömt.
Bei dem Abgassystem, das in vorstehend beschriebener Weise aufgebaut ist, wird das Luft/Treibstoff-Gemisch (verbranntes Gas), das in den jeweiligen Zylindern 2 des Motors 1 verbrannt worden ist, als ein Abgas in den Abgassammler 18 durch den Abgasauslass 1b abgeführt. Dann strömt das Abgas von dem Abgassammler 18 in das Turbinengehäuse 15b des Zentrifugalladers 15, so dass das Abgas, das in das Turbinengehäuse 15b strömt, das Turbinenrad antreibt, welches drehbar in dem Turbinengehäuse 15b aufgenommen ist, wodurch die Energie des Abgases genutzt wird. In dem Fall wird das Drehmoment des Turbinenrades zu dem Kompressorrad übertragen, das in dem Kompressorgehäuse 15a angeordnet und mit dem Turbinenrad gekoppelt ist.
Das Abgas, das aus dem Turbinengehäuse 15b abgeführt wird, strömt durch die Abgasleitung 19 in den NOx-Katalysator 20, und das NOx, das in dem Abgas enthalten ist, wird in dem NOx-Katalysator 20 abgelagert bzw. eingeschlossen. Anschließend wird das Abgas in eine Umgebungsatmosphäre abgeführt, während es durch die Abgasleitung 19 strömt.
Im Übrigen wird, wenn der Motor 1 mit einem mageren Gemisch betrieben wird, das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem Motor 1 abgeführt wird, eine magere Atmosphäre, und folglich wird die Sauerstoffkonzentration des Abgases hoch. Als Folge wird das NOx, das in dem Abgas enthalten ist, durch den NOx-Katalysator 20 eingeschlossen bzw. in diesem abgelagert. Wenn jedoch der magere Verbrennungsbetrieb des Motors 1 für eine lange Zeitdauer fortgesetzt wird, wird die Fähigkeit zur Aufnahme von NOx des NOx-Katalysators gesättigt, wobei als Folge hiervon das NOx in dem Abgas in die Atmosphäre abgeführt wird, ohne dass es durch den NOx-Katalysator eingeschlossen wird.
Genauer gesagt, wird bei einem Dieselmotor wie dem Motor 1 das Luft/Treibstoff-Gemisch bei einem mageren Luft/Treibstoff-Verhältnis im größten Teil des Betriebsbereichs des Motors verbrannt, und das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases wird daher im größten Teil des Betriebsbereichs des Motors mager. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Fähigkeit des NOx-Katalysators, NOx einzuschließen, gesättigt wird. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass ein mageres Luft/Treibstoff-Verhältnis, wie es hier genannt wird, beispielsweise einen Bereich von 20–50 in dem Dieselmotor bedeutet, bei dem NOx nicht durch einen Dreiwegekatalysator gereinigt werden kann.
Daher ist es, wenn der Motor 1 mit einer mageren Verbrennung betrieben wird, notwendig, die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu senken, das in den NOx-Katalysator strömt, und zur gleichen Zeit die Konzentration des reduzierenden Agens zu erhöhen, wodurch das NOx, das in dem NOx-Katalysator eingeschlossen ist, reduziert wird, bevor die Fähigkeit des NOx-Katalysators, NOx einzuschließen, gesättigt ist.
Als ein Verfahren zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Abgases auf diese Weise dient beispielsweise ein Verfahren, bei dem dem Abgas Treibstoff zugegeben wird, oder ein Verfahren der Verbrennung bei niedriger Temperatur, bei der die Menge an EGR ("exhaust gas recirculation", Abgasrückführung) -Gas eher ver größert wird als die Menge an erzeugtem Ruß ein Maximum einnimmt (japanisches Patent Nr. 3116876) oder ein Verfahren der Treibstoffsubinjektion, bei dem Treibstoff während des Expansionszyklus wieder eingespritzt wird, und zwar nach der Haupteinspritzung, bei der Treibstoff zur Erzeugung der Abtriebsleistung des Motors eingespritzt wird. Beispielsweise bei dem Verfahren des Zugebens von Treibstoff zu dem Abgas kann ein Mechanismus zur Zufuhr von einem reduzierendem Agens vorgesehen sein, der dazu dient, ein reduzierendes Agens in Form von Treibstoff (Leichtöl) dem Abgas zuzuführen, das durch die Abgasleitung 19 strömt, und zwar an einer Stelle stromauf von dem NOx-Katalysator 20. Durch die Zufuhr von Treibstoff von dem Mechanismus zum Zuführen eines reduzierenden Agens zu dem Abgas kann die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, verringert werden und die Konzentration an reduzierendem Agens kann erhöht werden.
Wie in 1 gezeigt, ist der Mechanismus zum Zuführen des reduzierenden Agens so ausgebildet, dass seine Einspritzöffnung in dem Abgassammler 18 angeordnet ist und ein Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens (Bereich 501 zur Zufuhr des reduzierenden Agens) umfasst, das so ausgebildet ist, dass es geöffnet werden kann, um Treibstoff einzuspritzen, und zwar mittels eines Signals von einer ECU ("Electronic Control Unit", elektronisch Kontrolleinheit) 35, die nachfolgend beschrieben wird, und mit einer Passage 29 für die Zufuhr des reduzierenden Agens, die dazu dient, den Treibstoff, der von der Treibstoffpumpe 6 geliefert wird, dem Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens zuzuführen.
Bei einem solchen Mechanismus zur Zuführung von reduzierendem Agens wird der Treibstoff unter hohem Druck, der von der Treibstoffpumpe 6 geliefert wird, durch die Passage 29 zur Zufuhr des reduzierenden Agens dem Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens zugeführt, so dass das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens durch ein Signal von der ECU 35 geöffnet wird (siehe Linie (1) in 7), um ein reduzierendes Agens in Form von Treibstoff in den Abgassammler 18 einzuspritzen.
Das reduzierende Agens, das von dem Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens in den Abgassammler 18 eingespritzt wird, erreicht den NOx-Katalysator 20 (siehe Linie (2) in 7), während es dazu dient, die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verringern, das von stromaufwärts in den Abgassammler 18 strömt. Als Folge wird das NOx, das in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen bzw. abgelagert ist, unter der Wirkung des reduzierenden Agens reduziert. Hier sei angemerkt, dass der Bereich 501 zur Zufuhr des reduzierenden Agens durch die oben erläuterte Verbrennung bei niedriger Temperatur oder die oben erläuterte Subinjektion gebildet sein kann.
Anschließend wird das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens durch ein Signal von der ECU 35 geschlossen, wodurch die Zufuhr des reduzierenden Agens zu dem Abgassammler 18 beendet wird.
Darüber hinaus ist ein Kurbelwellenpositionssensor 33 auf dem Motor 1 angeordnet, um ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen, das der Winkelposition der Kurbelwelle entspricht.
Die ECU 35 zur Steuerung des Motors 1 ist in Verbindung mit dem Motor 1 vorgesehen, wie er vorstehend beschrieben wurde. Die ECU 35 steuert bzw. regelt den Betriebszustand des Motors 1 entsprechend des Betriebszustands des Motors 1 und den Anforderungen des Fahrers.
Eine Vielzahl von Sensoren ist elektrisch mit der ECU 35 durch eine elektrische Verdrahtung verbunden. Ein Ausgabesignal eines Sensors 36 für ein Gaspedal (oder eine Größe des Herabdrückens des Gaspedals), der ein elektrisches Ausgabesignal erzeugt, welches der Menge an Betätigung eines Gaspedals entspricht, das durch den Fahrer heruntergedrückt wird, wird zusätzlich zu den oben erläuterten Sensorsignalen der ECU 35 eingegeben.
Auf der anderen Seite sind die Treibstoffeinspritzventile 3, der Drosselaktuator 14, das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens etc. mit der ECU 35 durch elektrische Verdrahtung verbunden, so dass sie durch die ECU 35 angesteuert werden können.
Beispielsweise wird bei dem Betrieb der NOx-Reinigung eine so genannte Regelung mit reicher bzw. fetter Spitze ("rich Spike control") ausgeführt, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verringern, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, und zwar in einer relativ kurzen Periode in einer spitzen- oder impulsförmigen Weise (für eine kurze Zeit).
In der Regelung mit reicher bzw. fetter Spitze bestimmt die ECU 35 in einer vorbestimmten Periode, ob eine Bedingung für die Ausführung der Regelung mit reicher bzw. fetter Spitze erfüllt ist. Als eine solche Bedingung für die Ausführung der Regelung mit reicher bzw. fetter Spitze können beispielsweise die folgenden Bedingungen angesehen werden. Das heißt, der NOx-Katalysator 20 ist in seinem aktiven Zustand; der Wert des Ausgabesignals des Abgastemperatursensors 24 ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Grenzwert; und keine Regelung zum Entfernen von der Beladung wird ausgeführt.
Wenn entschieden worden ist, dass die Bedingung zur Ausführung der Regelung mit reicher bzw. fetter Spitze, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, erfüllt ist, steuert die ECU 35 das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens derart an, dass ein reduzierendes Agens in Form von Treibstoff in einer impuls- bzw. spitzenartigen Weise eingespritzt wird, wodurch die ECU 35 temporär das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, so regelt, dass es gleich einem vorbestimmten reichen bzw. fetten Ziellufttreibstoffverhältnis wird.
Genauer gesagt, liest die ECU 35 die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors, das Ausgabesignal des Sensors des Gaspedals 36 (Grad der Öffnung des Gaspedals), den Wert des Ausgabesignals des Luftstrommessers 11 (die Menge an Ansaugluft), das Ausgabesignal des Luft/Treibstoff-Verhältnissensors (nicht dargestellt), die Menge an Treibstoff, der eingespritzt werden soll, usw., die alle in einem Speicher gespeichert werden.
Die ECU 35 verwendet eine Karte für die Regelung der Menge an Zufuhr von reduzierendem Agens, wobei sie als Parameter die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors, den Öffnungsgrad des Gaspedals, die Menge an Ansaugluft und die Menge an Treibstoff, der eingespritzt werden soll, verwendet, wie vorstehend beschrieben, und berechnet eine Menge an Zusatz (einen Sollbetrag an Zusatz) des reduzierenden Agens, die erforderlich ist, um das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases gleich dem Soll-Luft/Treibstoff-Verhältnis zu machen, das vorher festgelegt worden ist.
Anschließend verwendet die ECU 35 eine Karte für die Regelung des Einspritzventils für das reduzierende Agens, wobei sie als Parameter den oben erläuterten Sollbetrag für den Zusatz verwendet, und berechnet eine Ventilöffnungszeit (eine Soll-Ventilöffnungszeit) des Einspritzventils 28 für das reduzierende Agens, die erforderlich ist, um eine Sollmenge für den Zusatz des reduzierenden Agens durch das Einspritzventil für das reduzierende Agens 28 einzuspritzen.
Die ECU 35 öffnet das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens für die Soll-Ventilöffnungszeit des Einspritzventils 28 für das reduzierende Agens, die derart berechnet worden ist.
Wenn die Soll-Ventilöffnungszeit vergangen ist, gerechnet von dem Zeitpunkt an, zu dem das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens geöffnet worden ist, schließt die ECU 35 das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens.
Somit wird, während das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens nur für die Soll-Ventilöffnungszeit geöffnet wird, die Sollmenge für den Zusatz an Treibstoff von dem Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens in den Abgassammler 18 eingespritzt. Das reduzierende Agens, das von dem Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens eingespritzt worden ist, vermischt sich mit dem Abgas, das von stromaufwärts des Abgassammlers 18 heranströmt, und bildet ein Luft/Treibstoff-Gemisch, welches das Soll-Luft/Treibstoff-Verhältnis hat und welches dann in den NOx-Katalysator 20 strömt.
Als Folge ändert sich die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, mit einer relativ kurzen Zykluszeit, und folglich ändert sich das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases dementsprechend ebenfalls, wodurch der NOx-Katalysator 20 abwechselnd das Einschließen bzw. Anlagern und das Reduzieren des NOx in kurzen Zykluszeiten wiederholt.
Somit wird das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, auf ein reiches bzw. fettes Soll-Luft/Treibstoff-Verhältnis hin gesteuert bzw. geregelt, und zwar in einer impuls- bzw. spitzenförmigen Form, so dass das NOx, das in dem NOx-Speicherreduzierkatalysator absorbiert ist, reduziert werden kann.
Nachfolgend führt bei der Steuerung zum Entfernen der SOx-Beladung die ECU 35 einen Prozess des Entfernens der SOx-Beladung durch, um die Beladung des NOx-Katalysators 20 aufgrund des Schwefeloxids zu entfernen oder zu eliminieren.
Hier sei angemerkt, dass Schwefel (S) in dem Treibstoff für den Motor 1 enthalten sein kann, und in diesem Fall, wenn solcher Treibstoff in dem Motor 1 verbrannt wird, entstehen Schwefeloxide (SOx) wie beispielsweise Schwefeldioxid (SO₂), Schwefeltrioxide (SO₃).
Die Schwefeloxide (SOx), die so erzeugt werden, strömen zusammen mit dem Abgas in den NOx-Katalysator 20, wo sie durch den NOx-Speicherreduzierkatalysator absorbiert werden, und zwar mit denselben Mechanismen wie im Fall der Stickoxide (NOx).
Konkret gesagt, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, hoch ist, werden Schwefeloxide (SOx) wie beispielsweise Schwefeldioxide (SO₂), Schwefeltrioxide (SO₃) oder dergleichen in dem einströmenden Abgas auf der Oberfläche des Platins (Pt) oxidiert und in den NOx-Katalysator 20 in Form von Sulfationen (SO₄ ^2–) absorbiert. Zusätzlich verbinden sich die Sulfationen (SO₄ ^2–), die in dem NOx-Katalysator 20 absorbiert worden sind, mit Bariumoxid (BaO) und bilden Sulfat (BaSO₄).
Im Übrigen sei angemerkt, dass Sulfat (BaSO₄) verglichen mit Nitratsäurebarium ("nitric acid Barium" Ba(NO₃)₂))stabiler ist und daher nicht einfach aufgelöst oder aufgespalten wird. Daher verbleibt das Sulfat unaufgelöst in dem NOx-Katalysator 20, selbst falls die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, sich verringert.
Wenn die Menge an Sulfat (BaSO₄) in dem NOx-Katalysator 20 sich vergrößert, verringert sich die Menge an Bariumoxid (BaO), das in der Lage ist, bei der Absorption des NOx mitzuwirken, entsprechend, so dass eine so genannte SOx-Beladung bzw. SOx-Vergiftung stattfindet, bei der sich die Fähigkeit des NOx-Katalysators 20, NOx zu absorbieren, verringert.
Die folgenden Verfahren illustrieren beispielhaft ein Verfahren zum Entfernen oder Eliminieren der SOx-Beladung bzw. SOx-Vergiftung des NOx-Katalysators 20. Das heißt, indem man die Temperatur der Atmosphärentemperatur des NOx-Katalysators 20 auf einen hohen Temperaturbereich von ungefähr 600°C bis 700°C erhöht und zur gleichen Zeit die Sauerstoffkonzentration des Abgases verringert, welches in den NOx-Katalysator 20 strömt, kann das Bariumsulfat (BaSO₄), das in dem NOx-Katalysator 20 absorbiert ist, thermisch wieder gelöst oder in SO₃ ^– oder SO₄ ^– aufgespalten werden. Dann reagiert das SO₃ ^– oder SO₄ ^–, das so aufgespalten worden ist, mit Hydrogencarbonat (HC) oder Kohlenmonoxid (CO) in dem Abgas, so dass es zu gasförmigem SO₂ ^– reduziert wird.
Beispielsweise steuert die ECU 35 das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens derart, dass Treibstoff von dem Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens dem Abgas zugefügt wird. Als Folge wird die Treibstoffzusammensetzung in dem NOx-Katalysator 20 oxidiert, so dass Wärme erzeugt wird, durch die die Betttemperatur des NOx-Katalysators 20 sich erhöht. Zur gleichen Zeit kann Treibstoff sekundär von dem Treibstoffeinspritzventil 3 in den Expansionshub in jedem Zylinder eingespritzt werden.
Durch den Zusatz von Treibstoff wird die Betttemperatur des NOx-Katalysators 20 auf einen hohen Temperaturbereich von ungefähr 600°C bis 650°C erhöht.
Anschließend wird Treibstoff kontinuierlich von dem Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens unter der Steuerung der ECU 35 eingespritzt, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verringern, das in den NOx-Katalysator 20 strömt. Somit bilden das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens und die ECU 35 zusammen einen Bereich 502 zum Wiederherstellen von der SOx-Beladung gemäß dieser Ausführung.
Wenn der Prozess des Wiederherstellens von der Beladung bzw. Vergiftung auf diese Weise ausgeführt wird, verringert sich die Sauerstoffkonzentration des Abgases, das in den NOx-Katalysator 20 strömt, in der Situation, wo die Betttemperatur des NOx-Katalysators 20 hoch ist, so dass Bariumsulfat (BaSO₄), das in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen ist, thermisch in SO₃ ^– und SO₄ ^– zerlegt wird, die dann einer Reduktion durch Reaktion mit Hydrogencarbonat (HC) oder Kohlenmonoxid (CO) in dem Abgas unterworfen werden. Somit wird die SOx-Beladung des NOx-Katalysators 20 wieder entfernt (siehe Linie (3) in 7).
Hier sei angemerkt, dass bei dieser Ausführung die oben erläuterte Regelung mit reicher bzw. fetter Spitze als der Prozess der Wiederherstellung von der SOx-Beladung durchgeführt wird, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verringern, und eine reiche Spitze bzw. ein reicher bzw. fetter Impuls eine Mehrzahl von Treibstoffeinspritzungen umfasst, um eine übermäßige Anreicherung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses zu verhindern. Hier besteht die Befürchtung, dass, wenn eine große Menge an Treibstoff zu einem Zeitpunkt eingespritzt wird, das Luft/Treibstoff-Verhältnis zu reich bzw. fett werden kann, was es einem Teil des Treibstoffes, der nicht mit dem NOx-Katalysator 20 reagieren kann, ermöglicht, stromabwärts von dem NOx-Katalysator 20 zu strömen. Dementsprechend wird bei dieser Ausführung eine treibstoffreiche Atmosphäre erzeugt, während eine Überanreicherung vermieden wird, indem man eine kleine Menge an Treibstoff zu verschiedenen Zeiten einspritzt.
2 ist eine Ansicht, die ein Signal zum Öffnen oder Schließen des Einspritzventils 28 für das reduzierende Agens während der Zeit der Regelung mit reicher bzw. fetter Spitze zeigt. Das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens wird bzw. bleibt geschlossen, wenn das Signal abgeschaltet ist, und wird bzw. bleibt geöffnet, wenn das Signal eingeschaltet ist.
Wie in 2 gezeigt, umfasst eine reiche Spitze bzw. ein reicher bzw. fetter Impuls beispielsweise 17 Einspritzungen von Brennstoff, und eine Ventilöffnungszeit für eine Einspritzung des Einspritzventils 28 für das reduzierende Agens beträgt beispielsweise 60 ms, und das Einspritzventil 28 für das reduzierende Agens ist für eine Zeitdauer von 150 ms nach jeder Öffnung geschlossen. Eine reiche Spitze als Ganzes wird durch 17-maliges Wiederholen einer solchen Paarung von Öffnen und Schließen des Einspritzventils 28 für das reduzierende Agens gebildet. Somit ist es möglich, eine Überanreicherung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses zu verhindern, indem eine reiche Spitze ausgebildet wird, die eine Mehrzahl von Zeitpunkten des Einspritzens von Treibstoff umfasst. Dementsprechend ist es möglich, die Menge an Treibstoff zu verringern, der stromab von dem NOx-Katalysator 20 strömt, ohne mit diesem zu reagieren. Zusätzlich wird eine solche reiche Spitze beispielsweise mit einer reiche Spitze-Stoppperiode von 7,5 Sekunden wiederholt (d.h. in Intervallen von 7,5 Sekunden). Die reiche Spitze-Stoppperiode dient dazu, die Überhitzung des NOx-Katalysators 20 zu verhindern, was es möglich macht, das Erzeugen einer thermischen Verschlechterung des NOx-Katalysators 20 zu verhindern.
Im Übrigen können die Schwefeloxide, die aus dem NOx-Katalysator 20 während dessen Wiederherstellung von der SOx-Beladung abgeführt werden, einfach in Schwefelwasserstoff in einer reduzierenden Atmosphäre umgewandelt werden. Da solche Schwefelwasserstoffe einen lästigen Geruch verursachen, ist es notwendig, das Entstehen von Schwefelwasserstoff zu verhindern.
Hier wird die Menge an Schwefeloxiden, die aus dem NOx-Katalysator 20 während dessen Wiederherstellung von der SOx-Beladung abgeführt werden, durch die Betttemperatur des NOx-Katalysators 20 bestimmt, die Sauerstoffkonzentration des Abgases und die Zeitdauer eines reichen bzw. fetten Luft/Treibstoff-Verhältnisses. Wenn die Menge an Luft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, gering ist, verringert sich auch die Menge an Abgas, die von dem Motor 1 abgeführt wird, so dass die Konzentration an Schwefeloxid, das abgeführt wird, hoch wird. Als Folge wird auch die Konzentration an Schwefelwasserstoff, das aus dem Motor 1 in die Atmosphäre abgeführt wird, eben falls hoch, und folglich steigt die Intensität eines lästigen Geruches, der durch den Schwefelwasserstoff erzeugt wird.
Dementsprechend wird bei dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung, wenn die Menge an Luft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, gering ist, angenommen, dass die Menge an Abgas begrenzt ist, und folglich besteht die Befürchtung, dass ein lästiger Geruch erzeugt werden könnte. Daher wird eine Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens, wenn der NOx-Katalysator 20 von seiner SOx-Beladung wiederhergestellt wird, verkürzt, wodurch die Menge an Emission von Schwefelwasserstoff reduziert werden kann, was das Entstehen des lästigen Geruches verhindert. Hier sei angemerkt, dass die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens die Zeit bezeichnet, für die ein reduzierendes Agens für eine reiche Spitze zugeführt wird. Bei dieser Ausführung, bei der eine reiche Spitze durch das Einspritzen eines reduzierenden Agens zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten ausgebildet ist, kann die Zeit oder Zeitdauer einer reichen bzw. fetten Spitze geändert werden, indem man die Anzahl von Einspritzungen des reduzierenden Agens, das für eine reiche Spitze eingespritzt werden soll, (Einspritzfrequenz) erhöht oder erniedrigt, so dass die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, geändert werden kann, indem man die Einspritzfrequenz des reduzierenden Agens erhöht oder verringert. Das heißt, eine Verringerung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens bedeutet, dass die Frequenz oder Anzahl an Einspritzungen für eine reiche Spitze beispielsweise bei dieser Ausführung auf weniger als 17 verringert wird, und dies bedeutet auch, dass die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert wird.
Bei dieser Ausführung kann die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert werden, indem man die Menge an reduzierendem Agens verringert, das für eine reiche Spitze eingespritzt wird, ohne die Einspritzfrequenz des reduzierenden Agens zu ändern, das für eine reiche Spitze eingespritzt wird. Darüber hinaus kann eine solche Änderung dadurch ausgeführt werden, dass man ein Erhöhen oder Verringern der Einspritzfrequenz des reduzierenden Agens und ein Erhöhen oder Verringern der Menge an einzuspritzendem reduzierendem Agens kombiniert.
Zusätzlich besteht eine Korrelation zwischen der Menge an Luft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, und der Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors 1. Daher kann die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt werden, wenn die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors gering ist, das heißt, geringer als ein vorbestimmtes Grenzwertniveau.
Hierzu sei angemerkt, dass bei dieser Ausführung durch die Verkürzung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens durch die Verringerung der Anzahl des Zufügens eines reduzierenden Agens für eine reiche Spitze die Menge an Schwefelwasserstoff, die erzeugt wird, verringert wird, jedoch die reiche Spitze-Stoppperiode nicht geändert wird. Daher wird sich die Konzentration an Schwefelwasserstoff aufgrund von dessen Diffusion in der Abgasleitung 19 zu der Zeit verringern, wenn der Schwefelwasserstoff von der Abgasleitung 19 in die Atmosphäre abgeführt wird, wobei als Folge hiervon die Erzeugung eines lästigen Geruches aufgrund des Schwefelwasserstoffes verhindert werden kann.
Als Nächstes wird Bezug genommen auf eine Routine zur Bestimmung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens, wenn der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung entsprechend dieser Ausführung wiederhergestellt wird.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine solche Routine zeigt. In dieser Figur bestimmt in Schritt S101 die ECU 35, ob eine Bedingung zur Wiederherstellung von einer SOx-Beladung vorliegt. Nachfolgend sind beispielhaft solche Bedingungen bzw. Kriterien zur Bestimmung aufgezählt. Eine Bedingung kann sein, dass der Motor 1 sich in einem Betriebszustand befindet, der für eine Wiederherstellung von der SOx-Beladung geeignet ist, oder dass die Temperatur des NOx-Katalysators 20 bei einer Temperatur (beispielsweise 600–700°C) liegt, die für die Wiederherstellung von der SOx-Beladung geeignet ist, oder ob die Menge an Schwefeloxiden, die in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen sind, eine bestimmte Menge übersteigt. Hier kann die Menge an eingeschlossenem Schwefeloxid basierend auf der Menge an Treibstoffverbrauch bestimmt werden, einem Ausgabesignal von dem NOx-Sensor 22, einem Kilometerstand (gefahrene Distanz) des Fahrzeugs 100 oder dergleichen. Da der NOx-Katalysator 20 durch die Schwefelanteile im Treibstoff beladen wird, kann darüber hinaus die angesammelte Menge an Verbrauch an Treibstoff durch die ECU 35 berechnet und in dieser gespeichert werden, so dass die Menge an eingeschlossenem Schwefeloxid basierend auf der aufaddierten Menge des verbrauchten Treibstoffs berechnet werden kann. Zusätzlich verringert sich, wenn die Beladung mit SOx fortschreitet, die Menge an Einschluss von NOx des NOx-Speicherreduzierkatalysators, so dass die Menge an NOx in dem Abgas, das stromabwärts von dem NOx-Katalysator 20 strömt, ansteigt. Dementsprechend kann der NOx-Sensor 22 an einem Ort stromab von dem NOx-Katalysator 20 angeordnet sein, um die Konzentration von NOx zu erfassen, das in dem Abgas enthalten ist, so dass die Menge an Schwefeloxid, die in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen bzw. angelagert ist, basierend auf einem Ausgabesignal des NOx-Sensors 22 erhalten werden kann. Des Weiteren kann unter der Annahme, dass die Menge an Schwefeloxid, die in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen ist, proportional zu dem Kilometerstand bzw. der Fahrstrecke des Fahrzeugs 100 anwächst, die Menge an eingeschlossenem Schwefeloxid basierend auf dem Kilometerstand des Fahrzeugs 100 berechnet werden.
Wenn in Schritt 101 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt 102 fort, während, wenn eine negative Entscheidung in Schritt 101 getroffen wird, die Routine endet.
In Schritt S102 bestimmt die ECU 35, ob die Menge an Luft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, geringer als eine vorbestimmte Menge X ist. Hier wird diese Bestimmung dadurch durchgeführt, dass man die Menge an Ansaugluft verwendet, die mit der Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre in Zusammenhang steht. Hier kann die Menge an Luft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, basierend auf dem Ausgabesignal des Luftstrommessers 11 erhalten werden. Das heißt, der Luftstrommesser 11 bildet einen Bereich 505 zum Erfassen eines mit der Konzentration zusammenhängenden Werts nach der vorliegenden Erfindung. Das Ausgabesignal des Luftstrommessers 11 wird in die ECU 35 eingeführt (siehe Linie (4) in 7). Ein spezifischer Bereich der Schwefelwasserstoffkonzentration des Abgases, das von dem Motor 1 in die Umgebungsatmosphäre abgeführt wird, bei der ein lästiger Geruch, der durch den Schwefelwasserstoff in dem Abgas verursacht wird, kein Problem darstellt, wird im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen herausgefunden, und der vorbestimmte Betrag X wird basierend auf dem spezifischen Bereich der Konzentration an Schwefelwasserstoff des Abgases bestimmt, der solcherart ermittelt wurde.
Wenn in Schritt S102 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt S103 fort, während, wenn eine negative Entscheidung in Schritt S103 getroffen wird, die Routine mit Schritt S104 fortfährt.
In Schritt S103 legt die ECU 35 die Zeit für die Zufuhr von reduzierendem Agens in einen Bereich (reiche Zeit) von einer ersten vorbestimmten Zeit A zu einer zweiten vorbestimmten Zeit B fest. Die erste vorbestimmte Zeit A und die zweite vorbestimmte Zeit B sind Zeiten für die Zufuhr von reduzierendem Agens innerhalb eines Bereichs, bei dem ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes in dem Abgas kein Problem darstellt, und sie werden im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen ermittelt. Hier sei angemerkt, dass die ECU 35, die die Zeiten für die Zufuhr des reduzierenden Agens innerhalb des Bereichs festlegt, bei dem ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes in dem Abgas kein Problem darstellt, einen Bereich 504 zur Regelung des Betrags der Zufuhr des reduzierenden Agens basierend auf dem mit der Konzentration zusammenhängenden Werts gemäß der vorliegenden Erfindung bildet (siehe Linie (5) in 7).
In Schritt S104 legt die ECU 35 die Zeit für die Zufuhr des reduzierenden Agens in einen Bereich (reiche Zeit) von einer dritten vorbestimmten Zeit C zu einer vierten vorbestimmten D fest. Die dritte vorbestimmte Zeit C und die vierte vorbestimmte Zeit D sind die Zeiten für die Zufuhr des reduzierenden Agens in einen Bereich, wo eine Wiederherstellung von der SOx-Beladung in einem maximalen Maß ausgeführt werden kann, und sie werden im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen erhalten. In diesem Zusammenhang können die zweite vorbestimmte Zeit B und die dritte vorbestimmte Zeit C die gleiche sein.
Somit kann, wenn die Menge an Luft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, gering ist, die Erzeugung von Schwefelwasserstoff unterdrückt werden, indem man die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt, was es möglich macht, das Entstehen eines lästigen Geruches zu verhindern.
Wie vorstehend beschrieben, ist es in Fällen, in denen die Menge an Ansaugluft so begrenzt ist, dass es wahrscheinlich ist, dass ein lästiger Geruch entsteht, bei dieser Ausführung möglich, das Entstehen eines solchen lästigen Geruches dadurch zu verhindern, dass man die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt. Zusätzlich wird der Prozess der Wiederherstellung von der SOx-Beladung gestoppt, wenn in dem Stand der Technik ein lästiger Geruch erzeugt werden könnte, doch nach dieser Ausführung kann die Wiederherstellung von der SOx-Beladung selbst mit einer geringen Menge an reduzierendem Agens durchgeführt werden, wodurch die Menge an Treibstoffverbrauch auf ein Minimum reduziert werden kann, was es möglich macht, eine Verschlechterung in der Treibstoffwirtschaftlichkeit zu verhindern.
Darüber hinaus kann, obwohl bei dieser Ausführung die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, reduziert wird, wenn die Menge an Ansaugluft geringer als die vorbestimmte Menge X ist, die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre stattdessen basierend auf der Menge an Ansaugluft abgeschätzt werden, die in den Motor 1 eingesaugt wird, so dass die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert werden kann, wenn die Konzentration von Schwefelwasserstoff, die solcherart abgeschätzt wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Hier kann die Beziehung zwischen der Menge an Ansaugluft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, und der Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen bestimmt werden, so dass die Konzentration von Schwefelwasserstoff erhalten werden kann, indem man eine Karte verwendet, die auf solcherart bestimmten Relationen basiert. In diesem Fall bilden der Luftstrommesser 11 zur Bestimmung des Betrags an angesaugter Luft, die in den Motor 1 eingesaugt wird, und die ECU 35, die die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre abschätzt, zusammen einen Bereich 503 zum Abschätzen der Konzentration von Schwefelwasserstoff nach der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich bildet die ECU 35, die die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens in dem Bereich festlegt, bei dem ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes in dem Abgas ein Problem darstellt, einen Bereich 506 zur Regelung des Betrags der Zufuhr an reduzierendem Agens basierend auf einer abgeschätzten Konzentration nach der vorliegenden Erfindung.
(Zweite Ausführung)
Eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der oben erläuterten ersten Ausführung dahingehend, dass eine Bedingung oder ein Kriterium zur Bestimmung, ob die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt wird, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 ist, während die prinzipielle Konstruktion der übrigen Hardware bei dieser zweiten Ausführung derjenigen der ersten Ausführung entspricht und daher deren Erläuterung unterlassen wird.
Hier sei angemerkt, dass, falls der Prozess der Wiederherstellung von der SOx-Beladung ausgeführt wird, eine Befürchtung besteht, dass Schwefelwasserstoff erzeugt werden könnte. Jedoch ist es, selbst falls Schwefelwasserstoff erzeugt werden sollte, möglich, das Entstehen eines lästigen Geruches zu vermeiden, falls der Schwefelwasserstoff, der so erzeugt wird, mit der Atmosphäre verdünnt wird. In diesem Zusammenhang wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100, in dem der Motor 1 installiert ist, ansteigt, der Schwefelwasserstoff, der aus der Abgasleitung 19 abgeführt wird, mit einer größeren Menge an Atmosphäre verdünnt, so dass die Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre sich verringert. Dementsprechend kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, das heißt, wenn die Verdünnung des Schwefelwasserstoffes aufgrund der Atmosphäre nicht erwartet werden kann, die Erzeugung von Schwefelwasserstoff dadurch verhindert werden, dass man die Menge an reduzierendem Agens verringert, das zugeführt wird, wodurch die Erzeugung eines lästigen Geruches aufgrund des Schwefelwasserstoffes verhindert werden kann.
Als Nächstes wird Bezug genommen auf eine Routine zur Bestimmung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens, wenn der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung nach dieser zweiten Ausführung wiederhergestellt wird.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine solche Routine zeigt. In dieser Figur werden in den Schritten S201, S203 und S204 Prozesse ausgeführt, die ähnlich denjenigen in den Schritten S101, S103 bzw. S104 in dem Ablaufdiagramm sind, welches in 3 bezüglich der ersten Ausführung gezeigt ist.
In Schritt S202 wird bestimmt, ob die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100, in dem der Motor 1 installiert ist, niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit Y ist. Hier wird diese Bestimmung getroffen, indem man die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 bezogen auf die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre verwendet. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen Geschwindigkeitssensor 37 erhalten wird, der eine Ausgabesignal erzeugt, welches der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 entspricht. Darüber hinaus wird ein spezifischer Bereich der Schwefelwasserstoffkonzentration des Abgases, bei dem ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes in dem Abgas kein Problem darstellt, im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen ermittelt, und eine vorbestimmte Geschwindigkeit Y wird basierend auf dem spezifischen Bereich der Schwefelwasserstoffkonzentration des Abgases bestimmt. Das heißt, der Geschwindigkeitssensor 37 bildet den Bereich 505 zur Erfassung des mit der Konzentration zusammenhängenden Werts gemäß der vorliegenden Ausführung. Das Ausgabesignal des Geschwindigkeitssensors 37 wird in die ECU 35 eingespeist (siehe Linie (4) in 7).
Hier sei angemerkt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit stattdessen aus einem Signal erhalten werden kann, das anstelle des Signals des Geschwindigkeitssensors 37 von einem Getriebe stammt.
Wenn in Schritt S202 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt S203 fort, während, wenn eine negative Entscheidung in Schritt 202 getroffen wird, die Routine mit Schritt S204 fortfährt.
Somit kann, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100, in dem der Motor 1 installiert ist, klein ist, die Erzeugung von Schwefelwasserstoff durch die Verkürzung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verhindert werden, was es ermöglicht, das Erzeugen eines lästigen Geruches zu verhindern.
Darüber hinaus kann gemäß dieser Ausführung die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit weiter unterteilt werden.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens während der Wiederherstellung des NOx-Katalysators von seiner SOx-Beladung in Fällen zeigt, in denen die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit weiter unterteilt ist.
In Schritt S301 wird ein Prozess ausgeführt, der ähnlich zu dem ist, der in Schritt S101 in dem Ablaufdiagramm ausgeführt wird, welches bezüglich der oben erläuterten ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung in 3 gezeigt ist.
In Schritt S302 wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einer ersten vorbestimmten Geschwindigkeit A und kleiner als eine zweite vorbestimmte Geschwindigkeit B ist. Hier sei angemerkt, dass ein Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich größer oder gleich der ersten vorbestimmten Geschwindigkeit A und kleiner als die zweite vorbestimmte Geschwindigkeit B ein Bereich niedriger Geschwindigkeit ist, in dem die Befürchtung besteht, dass ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes erzeugt werden könnte, selbst falls die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt wird. Dieser Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich wird im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen bestimmt, und die erste vorbestimmte Geschwindigkeit A kann beispielsweise 0 km/h betragen.
Wenn in Schritt S302 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt S303 fort, während, wenn in Schritt S302 eine negative Entscheidung getroffen wird, die Routine mit Schritt S304 fortfährt.
In Schritt S303 wird die Regelung zur Wiederherstellung von der SOx-Beladung beendet. Hier wird der Prozess des Wiederherstellens von der SOx-Beladung beendet, wenn ein lästiger Geruch erzeugt wird.
In Schritt S304 wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich der zweiten vorbestimmten Geschwindigkeit und kleiner als eine dritte vorbestimmte Geschwindigkeit C ist. Hier sei angemerkt, dass ein Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich größer oder gleich der zweiten vorbestimmten Geschwindigkeit B und kleiner als die dritte vorbestimmte Geschwindigkeit C im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen aus der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens erhalten wird, und zwar entsprechend Schritt S305, der nachfolgend beschrieben wird.
Wenn in Schritt S304 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt S305 fort, während, wenn eine negative Entscheidung in Schritt S304 getroffen wird, die Routine mit Schritt S306 fortfährt.
In Schritt S305 wird die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens auf einen Wert zwischen einer fünften vorbestimmten Zeit F und einer sechsten vorbestimmten Zeit G festgelegt. Die fünfte vorbestimmte Zeit F und die sechste vorbestimmte Zeit G erhält man im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen aus der Beziehung zwischen der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens und der Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt S304.
In Schritt S306 wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich der dritten vorbestimmten Geschwindigkeit c und kleiner als eine vierte vorbestimmte Geschwindigkeit D ist. Hier erhält man einen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich größer oder gleich der dritten vorbestimmten Geschwindigkeit C und kleiner als die vierte vorbestimmte Geschwindigkeit D im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen aus der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens nach Schritt S307, der nachfolgend beschrieben wird.
Wenn in Schritt S306 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt S307 fort, während, wenn in Schritt S306 eine negative Entscheidung getroffen wird, die Routine mit Schritt S308 fortfährt.
In Schritt S307 wird die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens in einen Bereich von einer siebten vorbestimmten Zeit H zu einer achten vorbestimmten Zeit I festgelegt. Die siebte vorbestimmte Zeit H und die achte vorbestimmte Zeit I werden im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen aus der Beziehung zwischen der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens und der Fahrzeuggeschwindigkeit nach Schritt S306 bestimmt, und die siebte vorbestimmte Zeit kann gleich der sechsten vorbestimmten Zeit G in Schritt S305 sein.
In Schritt S308 wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich der vierten vorbestimmten Geschwindigkeit D und kleiner als eine fünfte vorbestimmte Geschwindigkeit E ist. Hier erhält man einen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich größer oder gleich der vierten vorbestimmten Geschwindigkeit D und kleiner als die fünfte vorbestimmte Geschwindigkeit E im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen aus der Beziehung zwischen der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens und der Überhitzung des NOx-Katalysators nach Schritt S309, wie nachfolgend beschrieben wird.
Wenn in Schritt S308 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt S309 fort, während, wenn in Schritt S308 eine negative Entscheidung getroffen wird, die Routine mit Schritt S310 fortfährt.
In Schritt S309 wird die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens in einen Bereich von einer neunten vorbestimmten Zeit J zu einer zehnten vorbestimmten Zeit K festgelegt. Die neunte vorbestimmte Zeit J und die zehnte vorbestimmte Zeit K erhält man im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen aus der Beziehung zwischen der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens und der Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt S308, und die neunte vorbestimmte Zeit J kann gleich der achten vorbestimmten Zeit I in Schritt S307 sein.
In Schritt S310 wird die Regelung der Wiederherstellung von der SOx-Beladung beendet. Hier steigt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich erhöht, die Menge an Wärme, die dem NOx-Katalysator 20 zugeführt wird, so dass die Temperatur des NOx-Katalysators 20 sich erhöht. Als Folge wird, wenn der NOx-Katalysator 20 überhitzt wird, die thermische Verschlechterung des NOx-Katalysators 20 verursacht. Daher wird bei dieser Ausführung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich auf die fünfte vorbestimmte Geschwindigkeit E oder darüber hinaus erhöht, die Regelung zur Wiederherstellung von der SOx-Beladung beendet, so dass die thermische Verschlechterung des NOx-Katalysators 20 hierdurch verhindert wird. Im Übrigen sei angemerkt, dass man die fünfte vorbestimmte Geschwindigkeit E, bei der die thermische Verschlechterung des NOx- Katalysators 20 verursacht werden könnte, im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen erhält.
Hier sei angemerkt, dass bei dieser Routine die ECU 35, die dazu dient, dass sich die Mengen an reduzierendem Agens in den Schritten S303, S305, S307 und S309 voneinander unterscheiden, den Bereich 504 zur Regelung der Menge der Zufuhr des reduzierenden Agens auf Basis des mit der Konzentration zusammenhängenden Werts bildet (siehe Linie (5) in 7).
Somit kann die Erzeugung von Schwefelwasserstoff durch die Verkürzung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100, in dem der Motor 1 installiert ist, verhindert werden, wodurch das Entstehen eines lästigen Geruches aufgrund des Schwefelwasserstoffes verhindert werden kann.
Bei dieser Ausführung kann die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen erhalten werden, so dass die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens bestimmt werden kann, indem man eine Karte verwendet, die auf der Beziehung basierend vorbereitet worden ist, die derart erhalten wurde.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dieser zweiten Ausführung in Fällen, in denen das Fahrzeug sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, bei der es wahrscheinlich ist, dass ein lästiger Geruch verursacht wird, möglich, das Auftreten eines solchen lästigen Geruches durch die Verkürzung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens zu verhindern. Zusätzlich wird der Prozess der Wiederherstellung von der SOx-Beladung in Fällen gestoppt, in denen im Stand der Technik die Befürchtung besteht, dass ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes erzeugt werden könnte, doch nach dieser zweiten Ausführung kann der NOx-Katalysator von der SOx-Beladung wiederhergestellt werden, und zwar selbst mit einer kleinen Menge an reduzierendem Agens, wodurch die Menge an Treibstoffverbrauch auf ein Minimum reduziert werden kann, was es möglich macht, die Verschlechterung der Treibstoffwirtschaftlichkeit zu verhindern.
Obwohl bei dieser zweiten Ausführung die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, kann die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre stattdessen basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeschätzt werden, so dass die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert werden kann, wenn die Konzentration von Schwefelwasserstoff, die so geschätzt wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Hier kann die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Konzentration an Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen bestimmt sein, so dass die Konzentration an Schwefelwasserstoff erhalten werden kann, indem man eine Karte verwendet, die basierend auf der Relation vorbereitet worden ist, die so bestimmt worden ist. In diesem Fall bilden der Geschwindigkeitssensor 37 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit und die ECU 35, die die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre abschätzt, zusammen den Bereich 503 zum Abschätzen der Konzentration von Schwefelwasserstoff nach der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich bildet die ECU 35, die die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens in dem Bereich festlegt, in dem ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes in dem Abgas kein Problem darstellt, einen Bereich 506 zur Regelung der Menge der Zufuhr des reduzierenden Agens basierend auf der abgeschätzten Konzentration nach der vorliegenden Erfindung.
(Dritte Ausführung)
Eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der oben erläuterten ersten Ausführung dahingehend, dass eine Bedingung oder ein Kriterium zur Bestimmung, ob die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt wird, die Konzentration von Schwefel im Treibstoff ist, während die grundsätzliche Konstruktion der übrigen Hardware bei dieser dritten Ausführung gleich derjenigen der ersten Ausführung ist, so dass deren Erläuterung hier unterbleibt.
Hier sei angemerkt, dass die SOx-Beladung des NOx-Katalysators durch den Schwefelanteil in dem Treibstoff verursacht wird, und, je höher die Konzentration der Schwefelanteile in dem Treibstoff ist, desto höher die Menge an Schwefeloxiden wird, die in dem Abgas enthalten sind, was zu einer vergrößerten Menge der SOx-Beladung führt. Darüber hinaus wird, je größer die Menge an SOx-Beladung wird, desto größer die Menge an Schwefeloxiden, die von dem NOx-Katalysator während dessen Wiederherstellung von der SOx-Beladung abgeführt werden, so dass die Menge an Schwefelwasserstoff in dem Abgas dementsprechend steigt. Somit wird sich, falls ein Treibstoff mit einer hohen Konzentration an Schwefelanteilen verwendet wird, die Menge an Schwefelwasserstoff, die während der Wiederherstellung des NOx-Katalysators von seiner SOx-Beladung erzeugt wird, vergrößern, so dass leicht ein lästiger Geruch entstehen kann.
Dementsprechend wird bei dieser dritten Ausführung, wenn ein Treibstoff mit einer hohen Schwefelkonzentration verwendet wird, die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt, um so die Erzeugung eines lästigen Geruches zu verhindern.
Hier wird beispielsweise die Menge an NOx-Emissionen, wenn ein Treibstoff, der Schwefel in einer Standardkonzentration enthält, verwendet wird, im Vorhinein ermittelt, so dass die Schwefelkonzentration eines Treibstoffs, der gerade verwendet wird, dadurch bestimmt werden kann, dass man den Inhalt von NOx im Abgas mit der Menge an NOx-Emissionen vergleicht, die man so erhält. Das heißt, die Fähigkeit des NOx-Katalysators 20 zum Einschließen von NOx verringert sich durch die Beladung mit SOx, so dass Stickoxide stromabwärts von dem NOx-Katalysator 20 ausströmen. Somit wird, wenn ein Treibstoff mit einer hohen Schwefelkonzentration, verglichen mit einem Treibstoff, der Schwefel entsprechend einer Standardkonzentration enthält, verwendet wird, die NOx-Konzentration des Abgases stromabwärts von dem NOx-Katalysator 20 hoch, und eine Bestimmung, ob ein Treibstoff mit einer hohen Schwefelkonzentration verwendet wird, kann durchgeführt werden, indem man die NOx-Konzentration in dem Abgas durch den NOx-Sensor 22 erfasst. Hier sei angemerkt, dass die Beziehung zwischen der Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors, der Motorlast und der NOx-Konzentration in dem Abgas, wenn ein Treibstoff verwendet wird, der Schwefel entsprechend der Standardkonzentration enthält, im Vorhinein bestimmt wird und eine Karte basierend auf der so ermittelten Relation vorbereitet wird. Wenn NOx in einer Konzentration erfasst wird, die höher als eine NOx-Konzentration ist, wie sie durch die Verwendung dieser Karte erhalten wird, kann bestimmt werden, dass ein Treibstoff mit einer hohen Schwefelkonzentration verwendet wird.
Darüber hinaus kann in den Fällen, in denen der NOx-Katalysator 20 eine ausreichende Fähigkeit zum Ein schließen von Sauerstoff aufweist, basierend auf einer Verringerung der Menge der Sauerstoffemission während der Zufuhr des reduzierenden Agens bestimmt werden, dass ein Treibstoff mit einer hohen Schwefelkonzentration verwendet wird. In dem Fall, in dem der NOx-Katalysator 20 eine ausreichende Fähigkeit zum Einschließen bzw. Aufnehmen von Sauerstoff aufweist, nimmt der NOx-Katalysator 20 Sauerstoff auf bzw. schließt diesen ein, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases hoch ist, und er führt den Sauerstoff, der eingeschlossen ist, ab und reagiert mit einem reduzierenden Agens, wenn das reduzierende Agens dem Abgas zugeführt wird, um dessen Sauerstoffkonzentration zu verringern. Als Folge wird, selbst falls das reduzierende Agens dem Abgas zugeführt wird, das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases konstant bei dem stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis, solange der eingeschlossene Sauerstoff von dem NOx-Katalysator 20 abgeführt wird. Wenn der Sauerstoff, der in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen ist, abgebaut ist, wird das Abgas mittels des reduzierenden Agens in eine reduzierende Atmosphäre geändert. Jedoch kann, falls der NOx-Katalysator 20 mit dem SOx beladen ist, der Sauerstoff, der in dem NOx-Katalysator 20 eingeschlossen ist, nicht mehr mit dem reduzierenden Agens reagieren, wodurch sich die Zeit, in der das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases gleich dem stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis wird, verkürzt. Dementsprechend erhält man eine Grenzzeit, die vergeht, bis das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases gleich dem stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis wird, und zwar während der Zeit, wenn das reduzierende Agens zugeführt wird, wenn ein Treibstoff, der Schwefel entsprechend der Standardkonzentration enthält, verwendet wird, im Vorhinein mittels Experimenten oder dergleichen. Wenn die Zeit, bis das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases, das momentan erfasst wird, gleich dem stöchio metrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis wird, kürzer als diese Grenzzeit ist, kann bestimmt werden, dass ein Treibstoff, dessen Schwefelkonzentration höher als der Standard ist, verwendet wird. Hier sei angemerkt, dass das Luft/Treibstoff-Verhältnis dadurch erfasst werden kann, dass man einen Luft/Treibstoff-Verhältnissensor 38 an einer Stelle stromabwärts von dem NOx-Katalysator 20 vorsieht, der das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Abgases erfasst.
Als Nächstes wird Bezug genommen auf eine Routine zur Bestimmung der Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens, wenn der NOx-Katalysator von seiner SOx-Beladung entsprechend dieser dritten Ausführung wiederhergestellt wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine solche Routine zeigt. In dieser Figur ähneln in den Schritten S401, S403 und S404 die Prozesse denjenigen in den Schritten S101, S103 bzw. S104 in dem Ablaufdiagramm, das bezüglich der ersten Ausführung in 3 gezeigt ist.
In Schritt S402 wird bestimmt, ob die Konzentration von Schwefelanteilen im Treibstoff höher als eine vorbestimmte Konzentration ist. Hier ist die vorbestimmte Konzentration die Konzentration von Schwefelkomponenten bei einem Standardtreibstoff. Zusätzlich kann die vorbestimmte Konzentration eine Konzentration von Schwefelanteilen innerhalb eines Bereichs sein, in dem ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes in dem Abgas kein Problem darstellt. Hier bildet der NOx-Sensor 22 oder der Luft/Treibstoff-Verhältnissensor 38 den Bereich 505 zur Erfassung des mit der Konzentration zusammenhängenden Werts gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Ausgabesignal des NOx-Sensors 22 oder des Luft/Treib stoff-Verhältnissensors 38 wird in die ECU 35 eingeführt (siehe Linie (4) in 7).
Wenn in Schritt S402 eine positive Entscheidung getroffen wird, fährt die Routine mit Schritt S403 fort, während, wenn in Schritt S402 eine negative Entscheidung getroffen wird, die Routine mit S404 fortfährt.
Somit kann, wenn ein Treibstoff mit einer hohen Schwefelkonzentration verwendet wird, die Erzeugung von Schwefelwasserstoff dadurch verhindert werden, dass man die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt, wodurch die Entstehung eines lästigen Geruches aufgrund des Schwefelwasserstoffes verhindert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der dritten Ausführung in den Fällen, in denen ein Treibstoff, der einen lästigen Geruch erzeugen könnte, verwendet wird, möglich, das Entstehen eines solch lästigen Geruches zu verhindern, indem die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens verkürzt wird. Zusätzlich wird der Prozess der Wiederherstellung von der SOx-Beladung in den Fällen gestoppt, in denen im Stand der Technik die Befürchtung besteht, dass ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes erzeugt werden könnte, doch gemäß dieser dritten Ausführung kann der Prozess der Wiederherstellung von der SOx-Beladung durchgeführt werden, und zwar selbst mit einer geringen Menge an reduzierendem Agens, wodurch die Menge an Treibstoffverbrauch auf ein Minimum reduziert werden kann, was es möglich macht, die Verschlechterung der Treibstoffwirtschaftlichkeit zu verhindern.
Darüber hinaus kann, obwohl bei der dritten Ausführung die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert wird, wenn die Schwefelkonzentration des Treibstoffs größer als die vorbestimmte Konzentration ist, die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre stattdessen abgeschätzt werden, und zwar basierend auf der Schwefelkonzentration des Treibstoffs, so dass die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert werden kann, wenn die Konzentration von Schwefelwasserstoff, die so abgeschätzt wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Hier erhält man die Relation zwischen der Schwefelkonzentration des Treibstoffs und der Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre beispielsweise im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen, so dass man die Konzentration von Schwefelwasserstoff erhalten kann, indem man eine Karte verwendet, die basierend auf dieser Relation vorbereitet worden ist, die so bestimmt wurde. In diesem Fall bilden der NOx-Sensor 22 oder der Luft/Treibstoff-Verhältnissensor 38 und die ECU 35, die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre abschätzt, zusammen den Bereich 503 zum Abschätzen der Schwefelwasserstoffkonzentration nach der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich bildet die ECU 35, die die Zeit der Zufuhr des reduzierenden Agens in dem Bereich festlegt, in dem ein lästiger Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffes in dem Abgas kein Problem darstellt, den Bereich 506 zur Regelung der Menge der Zufuhr des reduzierenden Agens basierend auf der abgeschätzten Konzentration nach der vorliegenden Erfindung.
Bei der Vorrichtung zur Kontrolle von Abgasemissionen für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn abgeschätzt wird, dass die Konzentration an Schwefelwasserstoff, der in die Atmosphäre abgeführt wird, hoch ist, die Menge an reduzierendem Agens, die zugeführt wird, verringert, um die Menge an Schwefelwasserstoff zu reduzieren, die erzeugt wird, wodurch man das Entstehen eines lästigen Geruches verhindern kann.
Während die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungen beschrieben worden ist, ist dem Fachmann klar, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Äquivalenzbereichs und des Schutzbereichs der zugehörigen Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Eine Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine, die umfaßt: einen NOx – Katalysator (20), der so ausgebildet ist, daß er NOx einschließt, wenn eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und das NOx, das in dem NOx – Katalysator (20) eingeschlossen ist, unter Vorhandensein eines reduzierenden Agens reduziert, wenn die Sauerstoffkonzentration niedriger als der vorbestimmte Wert ist; einen Bereich (501) zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens, um das reduzierenden Agens an den NOx – Katalysator (20) zu liefern; einen Bereich (502) zur Widerherstellung nach einer SOx – Vergiftung, um den NOx – Katalysator (20) von seiner SOx – Vergiftung wiederherzustellen, indem das reduzierende Agens durch den Bereich (501) zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens zugeführt wird, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verändern, das durch den NOx – Katalysator (20) strömt; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiter umfaßt: einen Bereich (503) zur Abschätzung einer Hydrogensulfid – Konzentration, um eine Konzentration von Hydrogensulfid in einer Atmosphäre abzuschätzen, in die das Hydrogensulfid abgeführt wird; und einen Bereich (506) zur Steuerung der Menge der Versorgung mit einem reduzierenden Agens, die sich aus einer abgeschätzten Konzentration ergibt, um eine Menge des reduzierenden Agens zu steuern, die von dem Bereich (501) zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens geliefert wird, und zwar derart, daß die Menge an reduzierendem Agens, die zu liefern ist, entsprechend der anwachsenden Konzentration an Hydrogensulfid verringert wird, die durch den Bereich (503) zur Abschätzung einer Hydrogensulfid – Konzentration abgeschätzt wird, während der NOx – Katalysator (20) von der Schwefeloxid – Vergiftung wiederhergestellt wird.
Die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (503) zur Abschätzung einer Hydrogensulfid – Konzentration abschätzt, daß, je geringer die Menge des Abgases ist, das von der Brennkraftmaschine abgeführt wird, desto höher die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre ist.
Die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission an einem Fahrzeug (100) installiert ist, und daß der Bereich (503) zur Abschätzung einer Hydrogensulfid – Konzentration abschätzt, daß, je niedriger eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) ist, desto höher die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre ist.
Die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (503) zur Abschätzung einer Hydrogensulfid – Konzentration abschätzt, daß, je höher eine Konzentration von Schwefel im Treibstoff ist, desto höher die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre ist.
Die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine, die umfaßt: einen NOx – Katalysator (20), der so ausgebildet ist, daß er NOx einschließt, wenn eine Sauerstoffkonzentration eines Abgases größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und das NOx, das in dem NOx – Katalysator (20) eingeschlossen ist, unter Vorhandensein eines reduzierenden Agens reduziert, wenn die Sauerstoffkonzentration niedriger als der vorbestimmte Wert ist; einen Bereich (501) zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens, um das reduzierenden Agens an den NOx – Katalysator (20) zu liefern; einen Bereich (502) zur Widerherstellung nach einer SOx – Vergiftung, um den NOx – Katalysator (20) von seiner SOx – Vergiftung wiederherzustellen, indem das reduzierende Agens durch den Bereich (501) zur Versorgung mit dem reduzierenden Agens zugeführt wird, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases zu verändern, das durch den NOx – Katalysator (20) strömt; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiter umfaßt: einen Bereich (505) zur Erfassung eines mit einer Konzentration zusammenhängenden Wertes, um einen Wert zu erfassen, der mit einer Konzentration von Hydrogensulfid in einer Atmosphäre zusammenhängt, in die das Hydrogensulfid abgeführt wird, während der Bereich (502) zur Widerherstellung nach einer SOx – Vergiftung den NOx – Katalysator (20) von seiner SOx – Vergiftung wiederherstellt; und einen Bereich (504) zur Steuerung der Menge der Versorgung mit einem reduzierenden Agens, die sich aus einem Wert, der mit der Konzentration zusammenhängt, ergibt, um eine Menge des reduzierenden Agens zu steuern, die zu liefern ist, und zwar derart, daß, wenn der Wert, der durch den Bereich (505) zur Erfassung eines mit einer Konzentration zusammenhängenden Wertes erfaßt wird, die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre höher als eine vorbestimmte Konzentration erhöht oder eine vorbestimmte Konzentration übersteigt, die Menge an reduzierendem Agens solange verringert wird, bis die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration verringert worden ist.
Die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (505) zur Erfassung eines mit einer Konzentration zusammenhängenden wertes eine Menge an Einsaugluft erfaßt, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, und, wenn die Menge an Einsaugluft, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, während der NOx – Katalysator durch den Bereich (502) zur Widerherstellung nach einer SOx – Vergiftung von seiner SOx – Vergiftung wiederhergestellt wird, geringer ist als eine Menge an Einsaugluft, mit der die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre niedriger als die vorbestimmte Konzentration gemacht wird, der Bereich (504) zur Steuerung der Menge der Versorgung mit einem reduzierenden Agens, die sich aus einem Wert, der mit der Konzentration zusammenhängt, ergibt, die Menge an reduzierendem Agens verringert, die zu liefern ist, bis die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration verringert worden ist.
Die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission an einem Fahrzeug (100) installiert ist, und daß der Bereich zur Erfassung eines mit einer Konzentration zusammenhängenden Wertes eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) erfaßt, und daß, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100), während der NOx – Katalysator durch den Bereich (502) zur Widerherstellung nach einer SOx – Vergiftung von seiner SOx – Vergiftung wiederhergestellt wird, niedriger ist als eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100), bei der die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre niedriger als die vorbestimmte Konzentration gemacht wird, der Bereich (504) zur Steuerung der Menge der Versorgung mit einem reduzierenden Agens, die sich aus einem Wert, der mit der Konzentration zusammenhängt, ergibt, die Menge an reduzierendem Agens verringert, die zu liefern ist, bis die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration verringert worden ist.
Die Vorrichtung zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zur Erfassung eines mit einer Konzentration zusammenhängenden Wertes eine Konzentration von Schwefel im Treibstoff erfaßt, und daß, wenn die Konzentration von Schwefel im Treibstoff höher als eine Konzentration von Schwefel ist, bei der die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre niedriger als die vorbestimmte Konzentration gemacht wird, der Bereich (504) zur Steuerung der Menge der Versorgung mit einem reduzierenden Agens, die sich aus einem Wert, der mit der Konzentration zusammenhängt, ergibt, die Menge an Treibstoff, die zu liefern ist, um eine vorbestimmte Menge verringert, während der NOx – Katalysator von seiner SOx – Vergiftung wiederhergestellt wird.
Ein Verfahren zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch: einen ersten Schritt der Erfassung eines Wertes, der mit einer Konzentration von Hydrogensulfid in einer Atmosphäre zusammenhängt, in die das Hydrogensulfid abgeführt wird, wenn ein reduzierendes Agens zugeführt wird, um den NOx – Katalysator (20) von seiner SOx – Vergiftung wiederherzustellen; und einen zweiten Schritt zur Steuerung der Menge an reduzierendem Agens, die zuzuführen ist, derart, daß, wenn der Wert, der im ersten Schritt erfaßt wird, die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre höher als eine vorbestimmte Konzentration erhöht oder eine vorbestimmte Konzentration übersteigt, die Menge an reduzierendem Agens, das zu liefern ist, um eine vorbestimmte Menge verringert wird, um die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration zu verringern.
Das Verfahren zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Schritt eine Menge an Einsaugluft, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, als der Wert erfaßt wird, der mit der Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre zusammenhängt, in die Hydrogensulfid abgeführt wird, und, in dem zweiten Schritt, wenn die Menge an Einsaugluft, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, geringer ist als eine vorbestimmte Menge, die Menge an reduzierendem Agens, die zuzuführen ist, um die vorbestimmte Menge verringert wird, um die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre auf die vorbestimmte Konzentration zu verringern.
Das Verfahren zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Schritt eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs (100) als der Wert erfaßt wird, der mit der Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre zusammenhängt, in die Hydrogensulfid abgeführt wird, und, in dem zweiten Schritt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) niedriger ist als eine vorgegebene Geschwindigkeit, die Menge an reduzierendem Agens, die zu liefern ist, um die vorbestimmte Menge verringert wird, um die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration zu verringern.
Das Verfahren zur Regelung der Abgasemission für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Schritt eine Konzentration von Schwefel im Treibstoff als der Wert erfaßt wird, der mit der Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre zusammenhängt, in die Hydrogensulfid abgeführt wird, und, in dem zweiten Schritt, wenn die Konzentration von Schwefel in dem Treibstoff höher ist als eine vorgegebene Konzentration, die Menge an reduzierendem Agens, die zu liefern ist, um die vorbestimmte Menge verringert wird, um die Konzentration von Hydrogensulfid in der Atmosphäre auf oder unter die vorbestimmte Konzentration zu verringern.