DE102008061150A1 - Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor - Google Patents

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Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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Abstract

Wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 40 abnimmt, dann berechnet die ECU 51 das Reinigungseffizienzabweichverhältnis (R) aus der geschätzten Abgasreinigungseffizienz (eta), die die Katalysatortemperatur (Tcat) widerspiegelt, und der Zielabgasreinigungseffizienz (etatgt), die aus dem Betriebszustand des Motors 1 erhalten wird. Die ECU 51 berechnet den Ziel NOx-Abnahmefaktor (Ktgt), der eine Abnahme der Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx kompensiert, welche durch einen Temperaturabfall hervorgerufen wird, durch Multiplikation des aus der Ansaug-O2-Konzentration erhaltenen NOx-Abnahmefaktors (K) mit dem Reinigungseffizienzabweichverhältnis R und führt eine EGR-Steuerung, basierend auf der Ansaug-O2-Konzentration, durch, die mit dem Ziel NOx-Abnahmefaktor (Ktgt) korrespondiert.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor, und insbesondere auf eine Abgasreinigungseinrichtung, bei der ein NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp, der im Abgas enthaltenes NOx unter Nutzung von Ammoniak als Reduktionsmittel selektiv reduziert, in einem Abgasweg eines Motors eingefügt ist.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein NOx-Katalysator, der in den Abgasweg eines Motors eingefügt ist und im Abgas enthaltenes NOx selektiv reduziert, ist als eine Einrichtung zur Reinigung von Motorabgas bekannt. Wenn diese Art eines NOx-Katalysators vom selektiven Reduktionstyp benutzt wird, wird Harnstoffwassergemisch von einer Einspritzdüse eingespritzt, die stromaufwärts des NOx-Katalysators im Abgasweg eingesetzt ist. Das eingespritzte Harnstoffwassergemisch wird durch die Abgashitze und den im Abgas enthaltenen Wasserdampf hydrolysiert, und Ammoniak (NH3) wird erzeugt. Durch Nutzung von derart erzeugtem Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel wird das im Abgas enthaltene NOx durch den NOx-Katalysator selektiv reduziert.
  • Um den NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp anzusteuern, zufrieden stellende Effizienz der durch die selektive NOx-Reduktion ausgeführten Abgasreinigung zu bieten, muss der NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp bei einer Temperatur gleich oder höher als die Aktivierungstemperatur (zum Beispiel 200 Grad Celsius oder höher) gehalten werden. Abhängig von Fahrzuständen wie beispielsweise Staus in städtischen Gebieten oder Umweltbedingungen wie beispielsweise kalte Gebiete in denen die Außentemperatur niedrig ist, kann die Temperatur des NOx-Katalysators trotzdem unter die Aktivierungstemperatur fallen. Es besteht das Problem, dass bei solch niedrigem Temperaturbereich die Abgasreinigungseffizienz des NOx-Katalysators bezüglich des NOx drastisch abfällt, und dass eine NOx-Emissionsmenge in die Atmosphäre erhöht wird.
  • Unter Beachtung dieses Problems schlägt beispielsweise die ungeprüfte japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2004-239109 (im folgenden als Dokument 1 bezeichnet) eine Maßnahme vor, um die durch selektive Reduktion des NOx durchgeführte Abgasreinigungseffizienz gut beizubehalten, auch in einer Situation wo die Temperatur des NOx-Katalysators verringert ist.
  • Entsprechend der in Dokument 1 beschriebenen Technik wird ein Vor-Oxidationskatalysator in einem Abgassauslass eines jeden Zylinders eines Dieselmotors angeordnet. In einer Abgasleitung, die an alle Abgassauslässe gemeinsam angeschlossen ist, sind die Harnstoffwassergemisch-Einspritzdüsen angeordnet, sowie ein Vor-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp, ein Haupt-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp und ein Haupt-Oxidationskatalysator, in der Reihenfolge genannt von stromaufwärts nach stromabwärts. Der Vor-Oxidationskatalysator hat die Oxidation eines Teils des im Abgas enthaltenen NO in NO2 als Funktion. Diese Oxidationsreaktion vom NO tritt auch ein, wenn die Abgastemperatur gering ist. Das derart erzeugte NO2 wird dem Vor-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp und dem Haupt-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp zusammen mit dem aus dem Harnstoffwassergemisch erzeugten Ammoniak zugeführt. Durch Nutzung des NO2 bieten die NOx-Katalysatoren eine Abgasreinigungsbearbeitung, welche NOx selektiv reduziert.
  • Weil die in Dokument 1 beschriebene Technik das im Vor-Oxidationskatalysator erzeugte NO2 benutzt, realisiert sie verglichen mit herkömmlichen Techniken die Abgasreinigungsbearbeitung, die NOx unter niedriger Temperatur selektiv reduziert. Andererseits ähnelt Dokument 1 dem Stand der Technik, insoweit wie der Vor-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp und der Haupt-NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp niedrige Temperaturen haben. Wie Dokument 1 vorgibt, ist die dort beschriebene Technik nur in der Lage die untere Grenze eines Temperaturbereiches um ungefähr 180 Grad Celsius zu locker, wodurch die das NOx selektiv reduzierende Abgasreinigungsbearbeitung erreicht werden kann, und ist nicht in der Lage, eine derart drastische Verbesserung der Abgasreinigungseffizienz in niedrigen Temperaturbereich zu bieten.
  • Bei der im Dokument 1 beschriebenen Technik muss zur Erzeugung von NO2 der Vor-Oxidationskatalysator an jeden Abgassauslass eines Zylinders des Motors separat angeordnet sein. Aus diesem Grund hat die in Dokument 1 beschriebene Technik das Problem, dass der Aufbau der Abgasreinigungseinrichtung erheblich kompliziert wird und weiterhin, dass die Produktionskosten unweigerlich steigen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor vorzuschlagen, die geeignet ist, eine zufrieden stellende Abgasreinigungseffizienz bezüglich NOx auch in niedrigen Temperaturbereichen zu realisieren während eine Produktionskostenerhöhung, hervorgerufen durch eine komplizierte Einrichtung, verhindert wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor gelöst, umfassend einen NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp, der in einen Abgasweg eines Motors eingefügt ist, und im Abgas des Motors enthaltenes NOx durch Nutzung von Ammoniak als Reduktionsmittel selektiv reduziert; und ein EGR-Mittel, das eingerichtet ist zur Rückleitung von Abgas des Motors auf eine Einlassseite des Motors, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin umfasst: ein Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel, das eingerichtet ist zur Abschätzung einer Abgasreinigungseffizienz des NOx-Katalysators bezüglich des NOx; ein Zielabgasreinigungseffizienz-Berechnungsmittel, das eingerichtet ist zur Berechnung einer Zielabgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx basierend auf einen Betriebszustand des Motors; und ein Steuermittel, das eingerichtet ist zur Steuerung des EGR-Mittels, um eine Abnahme der geschätzten Abgasreinigungseffizienz zu der Zielabgasreinigungseffizienz zu kompensieren.
  • Wenn die Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx aufgrund einer Verringerung der Temperatur des NOx-Katalysators reduziert wird, dann wird entsprechend ebenfalls die Reinigungseffizienz bezüglich des NOx reduziert, welche durch das Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel abgeschätzt wird. Die abschätzte Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx zeigt daher einen kleineren Wert als die Zielabgasreinigungseffizienz, die gemäß des Betriebszustands des Motors auf einen optimalen Wert festgelegt wird. Das Steuermittel steuert das EGR-Mittel, um die Abnahme der geschätzten Abgasreinigungseffizienz auf die Zielabgasreinigungseffizienz zu kompensieren. Im Ergebnis wird eine EGR-Gasmenge erhöht, welche auf die Einlassseite des Motors zurückgeleitet wird, und welche die Verbrennungstemperaturen in den Zylindern des Motors senkt. Dies reduziert eine NOx-Emissionsmenge von den Zylinder und ermöglicht ausreichende Reinigungseffizienz bezüglich des NOx auch bei niedrigen Temperaturbereichen. Weil die Abgasreinigungseffizienz des NOx-Katalysators bezüglich des NOx durch Nutzung des existierenden EGR-Mittels kompensiert wird, wird die Einrichtung nicht so kompliziert.
  • Vorzugsweise kann bei der Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor ein Steuermittel eine durch das EGR-Mittel rückgeführte Abgasmenge begrenzen, um gleich oder kleiner zu sein als eine vorbestimmte obere Grenzmenge, um ein Luftüberschussverhältnis zu erreichen, dass ausreichend ist, vom Motor ausgestoßenen Rauch zu unterdrücken.
  • Wenn die EGR Gasmenge als Reaktion auf eine Verringerung der Abgasreinigungseffizienz des NOx-Katalysators bezüglich des NOx erhöht wird, dann kann das Luftüberschussverhältnis in den Zylindern erheblich reduziert werden. Dies kann den vom Motor ausgestoßenen Rauch erhöhen. Wenn die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor derart aufgebaut ist begrenzt das Steuermittel dennoch die EGR-Gasmenge auf einen gleichen oder kleineren Wert als den vorbestimmten Grenzwert, so dass der Rauch unterdrückt werden kann. Dies beugt einer Rauchverstärkung vor, die einem erheblichen Abfall des Luftüberschussverhältnisses in den Zylindern zuzuschreiben ist.
  • Insbesondere kann die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor weiterhin ein Sauerstoffkonzentration-Erkennungsmittel umfassen, das eingerichtet ist zur Erkennung einer Sauerstoffkonzentration im in die Zylinder des Motors geleiteten Einlassgas, wobei das Steuermittel umfassen kann: ein NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsmittel, das eingerichtet ist zur Berechnung eines Abnahmefaktors, wie beispielsweise einem numerischen Anzeigeindex, eines Abnahmezustandes einer NOx-Erzeugungsmenge in den Zylindern des Motors bei der durch das Sauerstoffkonzentration-Erkennungsmittel erkannten Sauerstoffkonzentration basierend auf NOx-Erzeugungscharakteristiken in den Zylindern des Motors bezüglich der Sauerstoffkonzentration im Einlassgas; ein Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel, das eingerichtet ist zur Korrektur des NOx-Abnahmefaktors entsprechend eines Verhältnisses zwischen der durch das Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel geschätzten Abgasreinigungseffizienz und der Zielabgasreinigungseffizienz, und zur Berechnung einer Sauerstoffkonzentration korrespondierend mit dem korrigierten NOx-Abnahmefaktor als Zielsauerstoffkonzentration basierend auf den NOx Erzeugungscharakteristiken; und ein EGR-Steuermittel das eingerichtet ist zur Steuerung des EGR-Mittels entsprechend der durch das Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel berechneten Zielsauerstoffkonzentration.
  • Wenn die Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx aufgrund einer Verringerung der Temperatur des NOx-Katalysators wie oben erwähnt reduziert wird, dann wird ebenfalls die vom Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel abgeschätzte Abgasreinigungseffizienz entsprechend reduziert. Die geschätzte Abgasreinigungseffizienz zeigt daher einen niedrigeren Wert als die Zielabgasreinigungseffizienz, die entsprechend des Betriebszustandes des Motors auf einen optimalen Wert festgelegt wird. Aus dieser Sicht kann das Verhältnis zwischen der geschätzten Abgasreinigungseffizienz und der Zielabgasreinigungseffizienz als ein Anzeigeindex betrachtet werden, wie viel der Abgasreinigungseffizienz des NOx-Katalysators bezüglich des NOx verbessert werden sollten. Die NOx Erzeugungsmenge in den Zylindern des Motors variiert gemäß vorbestimmter NOx-Erzeugungscharakteristiken entsprechend der Sauerstoffkonzentration im in die Zylinder des Motors angesaugten Ansauggas. Basierend auf derartige NOx Erzeugungscharakteristiken berechnet das NOx Abnahmefaktorberechnungsmittel den Abnahmefaktor als einen numerischen Anzeigeindex des reduzierten Zustandes der NOx-Erzeugungsmenge in den Zylindern des Motors bei der Abgaskonzentration im Abgas. Das Zielsauerstoffkonzentrationsberechnungsmittel korrigiert den derart berechneten NOx-Abnahmefaktor gemäß des Verhältnisses zwischen der geschätzten Abgasreinigungseffizienz und der Zielabreinigungseffizienz. Das Zielsauerstoffkonzentrationsberechnungsmittel berechnet die Sauerstoffkonzentration korrespondierend zum korrigierten NOx-Abnahmefaktor als Zielsauerstoffkonzentration basierend auf den NOx-Erzeugungscharakteristiken. Das EGR Steuermittel steuert das EGR Mittel gemäß der Zielsauerstoffkonzentration. Im Ergebnis wird die auf die Einlassseite des Motors zurückgeleitete EGR-Gasmenge vergrößert, was die Verbrennungstemperaturen in den Zylindern drückt. Dies reduziert die NOx-Ausstoßmenge aus den Zylindern und ermöglicht ausreichende Reinigungseffizienz bezüglich des NOx auch unter einem niedrigeren Temperaturbereich.
  • Vorzugsweise kann die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor weiterhin ein Verschlechterungs-Erkennungsmittel umfassen, das eingerichtet ist zur Erkennung eines Verschlechterungszustandes des NOx-Katalysators, wobei das Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel die vom Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel abgeschätzte Abgasreinigungseffizienz gemäß dem Verschlechterungszustand des NOx-Katalysators korrigiert werden kann, welcher vom Verschlechterungs-Erkennungsmittel erkannt wird, und die korrigierte abgeschätzte Abgasreinigungseffizienz auf die Korrektur des NOx-Abnahmefaktors angewendet werden kann.
  • Wenn die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor derart aufgebaut ist, dann wird der NOx Abnahmefaktor gemäß der geschätzten Abgasreinigungseffizienz korrigiert, die durch Wiedergabe des Verschlechterungszustandes des NOx-Katalysators erhalten wird. Das EGR Steuermittel steuert das EGR-Mittel gemäß der Zielsauerstoffkonzentration, die mit dem derart korrigierten NOx Abnahmefaktor korrespondiert. Wenn der NOx-Katalysator nachlasst, wird folglich die EGR Steuerung geeignet ausgeführt, wodurch eine Verringerung der Abgasreinigungsefzienz des NOx-Katalysators bezüglich des NOx ausreichend kompensiert wird.
  • Vorzugsweise kann bei einer Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor das EGR-Steuermittel eine Abgasmenge, die vom EGR-Mittel rückgeführt wird, auf einen gleichen oder kleineren Wert begrenzen als der vorbestimmte obere Grenzwert, um ein Luftüberschussverhältnis zu erreichen, das ausreichend ist, den vom Motor ausgestoßenen Rauch zu unterdrücken.
  • Wenn die EGR-Gasmenge gemäß der Verringerung der Abgasreinigungseffizienz des NOx-Katalysators bezüglich des NOx erhöht wird, kann das Luftüberschussverhältnis in den Zylindern erheblich reduziert werden. Dies kann den vom Motor ausgestoßenen Rauch verstärken. Wenn die Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor derart aufgebaut wird beschränkt das EGR-Steuermittel dennoch die EGR-Gasmenge auf eine gleiche oder kleinere Menge als die vorbestimmte obere Grenzmenge, um den Rauch zu unterdrücken. Dies verhindert die Rauchverstärkung, die dem extremen Abfall des Luftüberschussverhältnisses in den Zylindern zuzuschreiben ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der im Folgenden gegebenen detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen verständlicher, die nur zu Illustrationszwecken dienen und daher die vorliegende Erfindung nicht begrenzen:
  • 1 ist eine Ansicht, die den Gesamtaufbau einer Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, dass die Verarbeitungsschritte einer ECU für eine Reinigungseffizienz-Gegensteuerung zeigt; und
  • 3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen Einlass-O2-Konzentration und einem NOx-Abnahmefaktor zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Eine Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine Ansicht, die den Gesamtaufbau einer Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Motor 1 ist als ein Inline-Sechszylinder-Dieselmotor aufgebaut und in einem Fahrzeug installiert. Ein Kraftstoffeinspritzventil 2 ist an jedem Zylinder des Motors 1 vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzventile 2 werden mit Druckkraftstoff aus einem Common Rail 3 versorgt und mit einer Taktung geöffnet, die für einen Betriebszustand des Motors 1 geeignet ist, den Kraftstoff in die Zylinder einzuspritzen.
  • Ein Ansaugverteiler 4 ist auf einer Einlassseite des Motors 1 befestigt. In einem an den Ansaugverteiler 4 angeschlossenen Ansaugweg 5 sind eingefügt ein Luftreiniger 6, ein Kompressor 7a eines Turboladers 7, ein Ladeluftkühler 8 und ein Ansaugdrosselventil 9, das durch ein Stellglied 9a angesteuert wird sich zu öffnen und zu schließen, in der Reihenfolge von stromaufwärts nach stromabwärts.
  • Ein Abgasverteiler 10 ist auf einer Abgasseite des Motors 1 befestigt. Eine Abgasleitung 11 ist mit einem Abgasverteiler 10 über eine Turbine 7b des Turboladers 7 verbunden, welche mechanisch mit dem Kompressor 7a verbunden ist. In die Abgasleitung 11 ist ein Abgasdrosselventil 12 eingefügt, welche durch ein Stellglied 12a angesteuert wird sich zu öffnen und sich zu schließen.
  • Während des Betriebs des Motors 1 wird Ansaugluft, die über den Luftreiniger 6 in die Ansaugleitung 5 eingesaugt wird, durch den Kompressor 7a des Turboladers 7 unter Druck gesetzt. Die unter Druck gesetzte Ansaugluft strömt durch den Ladeluftkühler 8, das Ansaugdrosselventil 9 und den Ansaugverteiler 4, um auf die Zylinder aufgeteilt zu werden und wird während eines Ansaughubes der Zylinder in die Zylinder eingeführt. Der Kraftstoff wird aus dem Kraftstoffeinspritzventil 2 in die Zylinder unter geeigneter Taktung eingespritzt und wird in der Nähe eines oberen Kompressionstotpunktes verbrannt und umgesetzt. Verbrennungsabgas passiert den Abgasverteiler 10 und treibt die Turbine 7b rotierend an. Das Abgas wird dann über den Abgasweg 11 nach außen abgeführt.
  • Der Ansaugverteiler 4 und der Abgasverteiler 10 sind miteinander über einen EGR-Weg (EGR-Mittel) 17 verbunden. Im EGR-Weg 17 ist ein EGR Ventil (EGR-Mittel) 18, das durch ein Stellglied 18a angesteuert wird sich zu öffnen und zu schließen, und ein EGR-Kühler 19 eingefügt. Während des Betriebs des Motors 1 wird ein Teil des Abgases als EGR-Gas vom Abgasverteiler 10 her zum Einlassverteiler 4 enstprechend einer Öffnungsstellung des EGR-Ventil 18 zurückgeführt.
  • Die Abgasreinigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Abgasweg 11 eingefügt. Die Abgasreinigungseinrichtung ist in einem Oberstromgehäuse 31 und in einem Unterstromgehäuse 32 aufgenommen. Grundsätzlich sind die Gehäuse 31 und 32 und ein nicht gezeigter Schalldämpfer miteinander über Leitungen 33a bis 33c verbunden. Der Abgasweg 11 wird aus diesen drei Elementen gebildet. In Reihenfolge von stromaufwärts des Abgasweges 11 ist das Abgasdrosselventil 12, das stromabwärts der Turbine 7b des Turboladers 7 angeordnet ist, mit dem Oberstromgehäuse 31 über eine erste Leitung 33a verbunden. Das Oberstromgehäuse 31 ist mit dem Unterstromgehäuse 32 über eine zweite Leitung 33b verbunden. Das Unterstromgehäuse 32 ist mit dem Schalldämpfer über eine dritte Leitung 33c verbunden. Der Schalldämpfer hat eine Rückseite, welche gegen die Atmosphäre offen ist.
  • Das Oberstromgehäuse 31 und das Unterstromgehäuse 32 haben jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form, die sich in longitudinaler Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Der Vorstufenoxidationskatalysator 34 ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Oberstromgehäuses 31 aufgenommen. Ein Wand-DPF (Dieselpartikelfilter) vom Durchflusstyp 35 ist auf der stromabwärts gelegenen Seite des Oberstromgehäuses 31 aufgenommen. Der DPF 35 hat eine Funktion zum Einfangen von im Abgas enthaltenen Partikel. Das Oberstromgehäuse 31 erstreckt sich unter Beibehaltung der Querschnittsform rückwärts von einer Position, an der der DPF 35 angeordnet ist. Dann wird stromabwärts des DPF 35 innerhalb des Oberstromgehäuses 31 ein Raum gebildet. Der Raum wird als Sprühverteilkammer 36 bezeichnet.
  • In der Sprühverteilkammer 36 ist eine Rippeneinrichtung 37 zur Erzeugung eines Wirbelstromes im Abgas angeordnet. Die Rippeneinrichtung 37 der vorliegenden Erfindung ist aus vielen Rippen 37a gebildet, die in einer aufrechten Position um eine innere Umfangswand des Oberstromgehäuses 31 befestigt sind. Jede Rippe 37a der Rippeneinrichtung 37 ist unter einem vorbestimmten Winkel zu einer Abgasstromrichtung angeordnet, wodurch ein Wirbelstrom gebildet wird mit seinem Zentrum auf der Achse des Oberstromgehäuses 31.
  • Eine Einspritzdüse 38 ist auf einer äußeren Umfangswand des Oberstromgehäuses 31 fixiert, um stromabwärts der Rippeneinrichtung 37 angeordnet zu sein. Die Einspritzdüse 38 ist so konfiguriert, dass sie Harnstoffwassergemisch einspritzen kann, welches durch Druck aus einem nicht gezeigten Tank in die Sprühverteilkammer 36 zugeführt wird. Die Einspritzdüse 38 ist gleichzeitig ausgelegt zur Einspritzung des Harnstoffwassergemisches in einer sich mit der Abgasstromrichtung im rechten Winkel schneidenden Richtung, um im Zentrum des Oberstromgehäuses 31 orientiert zu sein. Ein Tempera tursensor 39 ist zwischen der Rippeneinrichtung 37 und der Einspritzdüse 38 angeordnet. Der Temperatursensor 39 misst die Abgastemperatur Tnz1 innerhalb der Sprühverteilkammer 36.
  • Ein SCR Katalysator (NOx-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp) 40 ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite im Unterstromgehäuse 32 aufgenommen. Ein Nachstufenoxidationskatalysator 41 ist auf der stromabwärts gelegenen Seite im Unterstromgehäuse 32 aufgenommen. Wie später noch erwähnt wird, hat der SCR Katalysator 40 eine Funktion der Abgasreinigung durch selektive Reduktion des im Abgas enthaltenen NOx.
  • Eine ECU (electronic control unit) 51, die ebenfalls nicht gezeigt ist, ist im Fahrzeug installiert und umfasst eine Eingabe/Ausgabeeinrichtung, Speichereinrichtungen (wie beispielsweise ROM und RAM) zum Speichern von Steuerprogrammen, Steuerkennfeldern, etc., eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Taktzähler, und dergleichen. Mit einer Eingangsseite der ECU 51 sind verschiedene Sensoren verbunden umfassend den Temperatursensor 39, einen Drehzahlsensor 52, einen Ansaug-O2-Sensor (Sauerstoffkonzentrations-Erkennungsmittel) 53, einen Katalysatortemperatursensor 54, einen Beschleunigungspositionssensor 55, einen NOx-Sensor 56 etc..
  • Der Drehzahlsensor 52 erkennt die Drehzahl Ne des Motors 1. Der Ansaug-O2-Sensor 53 ist im Ansaugverteiler 4 angeordnet und erkennt die O2-Konzentration in der in die Zylinder geleiteten Ansaugluft. Der Katalysatortemperatursensor 54 misst die SCR-Temperatur Tcat, nämlich die Temperatur des SCR Katalysators 40. Der Beschleunigungspositionssensor 55 erkennt die Betätigungsstärke Acc eines Gaspedals. Der NOx Sensor 56 erkennt die NOx Emissionsmenge aus den SCR Katalysator 40.
  • Mit einer Ausgangsseite der ECU 51 sind verschiedene Einrichtungen verbunden umfassend Aktuatoren 9a, 12a und 18a des Ansaugdrosselventils 9, des Abgasdrosselventils 12 und des EGR Ventils 18, sowie entsprechend des Kraftstoffeinspritzventils 2, der Einspritzdüse 38, etc.
  • Beispielsweise legt die ECU 51 eine Kraftstoffeinspritzmenge Q gemäß eines gegebenen Kennfeldes basierend auf der Motordrehzahl Ne und der Gaspedalbetätigungsmen ge Acc fest, und bestimmt die Kraftstoffeinspritztaktung IT gemäß einen gegebenen Kennfeld basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Motordrehzahl Ne. Die ECU 51 steuert den Antrieb der Kraftstoffeinspritzventile 2 gemäß der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritztaktung IT. Die ECU 51 steuert somit die Kraftstoffeinspritzventile 2 an, den Kraftstoff in die Zylinder einzuspritzen, um dadurch den Motor 1 zu betätigen.
  • Basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Motordrehzahl Ne unterscheidet die ECU 51 zwischen einem Bereich, in welchem EGR ausgeführt wird, und einem Bereich, in welchem EGR nicht ausgeführt wird. Im EGR Ausführungsbereich steuert die ECU 51 die Aktuatoren 18a und 9a des EGR Ventils 18 und des Ansaugdrosselventils 9 entsprechend gemäß der Ziel EGR Menge, die aus dem Kennfeld bestimmt wird. Aufgrund dieser EGR-Steuerung im EGR-Ausführungsbereich wird das Abgas innerhalb des Abgasverteilers 10 als EGR-Gas durch die EGR-Leitung 17 an den Ansaugverteiler 4 durch Öffnung des EGR-Ventils 18 zurückgeführt. Zur gleichen Zeit wird negativer Druck innerhalb des Ansaugverteilers 4 durch Schließen des Ansaugdrosselventils 9 erhöht, wodurch die Rückleitung des EGR-Gases begünstigt wird. Die mit der Ziel-EGR-Menge korrespondierende EGR-Gasrückführung senkt die Kraftstofftemperaturen in den Zylindern und reduziert die NOx-Emissionsmenge des Motors 1.
  • Die ECU 51 steuert ferner die Harnstoffwassgemischeinspritzmenge der Einspritzdüse 38 gemäß der Abgastemperatur Tnz1, die vom Temperatursensor 39 gemessen wird, und dergleichen. Das eingespritzte Harnstoffwassergemisch wird durch die Abgashitze und den im Abgas enthaltenen Wasserdampf hydrolysiert, wodurch Ammoniak (NH3) erzeugt wird. Weil der SCR-Katalysator 40 das Ammoniak als Reduktionsmittel benutzt wird das im Abgas enthaltene NOx in unschädliches N2 reduziert und das Abgas wird gereinigt. In diesem Prozess wird überschüssiges Ammoniak aus dem Abgas durch den Nachstufenoxidationskatalysator 41 entfernt.
  • Wegen Fahrzuständen wie beispielsweise Staus in städtischen Umgebungen oder Umwelteinflüssen wie beispielsweise kalte Bereiche in denen die Außentemperatur niedrig ist, wird wie bei der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt ein Problem erzeugt, dass die Temperatur des SCR-Katalysators 40 unter die Aktivierungstemperatur fällt, und weiterhin dass die Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx drastisch abnimmt. Angesichts dieses Problems bietet die vorliegende Ausführungsform eine Maßnahme zur Kompensation der Abnahme der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx durch Steuerung der EGR-Menge gemäß einer Abnahmemenge der Abgasreinigungseffizienz wenn die Effizienz aufgrund eines Temperaturabfalls abnimmt. Eine Reinigungseffizienz-EGR-Steuerung, die von der ECU 51 zur Erzielung dieser Maßnahme durchgeführt wird, wird nun bezüglich 2 beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, dass die Verarbeitungsabläufe der ECU 51 für die Reinigungseffizienzgegensteuerung zeigt.
  • Als Bestandteile der Ausführung der Reinigungseffizienzgegensteuerung hat die ECU 51 einen Zielwertberechnungsabschnitt 61 und einen EGR/Drosselsteuerabschnitt (EGR Steuermittel) 62. Der Zielwertberechnungsabschnitt 61 führt eine Funktion zur Berechnung eines Zielwertes der Ansaug-O2-Konzentration aus, welche mit der zum Kompensieren der Abnahme der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 erforderlichen EGR Menge korrespondiert. Der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 führt eine Funktion zur Anpassung der Gegenwärtigen Ansaug-O2-Konzentration auf die Zielansaug-O2-Konzentration durch Steuerung des Antriebs der Aktuatoren 9a und 18a des Ansaugdrosselventils 9 und entsprechend des EGR-Ventils 18 aus. Der EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 führt ferner eine EGR-Steuerung aus basierend auf dem EGR-Ausführungsbereich und dem EGR-Nichtausführungsbereich.
  • Zunächst wird der Zielwertberechnungsabschnitt 61 beschrieben. Ein NOx-Abgasmengen-Berechnungsabschnitt 71 erhält die aus den Zylindern des Motors 1 emittierte NOx-Menge, oder so genannte Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge, aus einem gegebenen Kennfeld basierend auf der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q. Dieses Kennfeld wird unter der Prämisse der NOx-Emissionscharakteristiken des Motors 1 in einem Zustand gebildet, wo die EGR-Steuerung nicht ausgeführt wird. Die hier erhaltene NOx-Emissionsmenge ist frei von einem Einfluss der Unterdrückung der Verbrennungsgeschwindigkeit, welche durch die EGR-Gasrückführung hervorgerufen wird.
  • Ein NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsabschnitt (NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsmittel) 72 behält einen NOx-Abnahmefaktor K aus einen gegebenen Kennfeld basierend auf der O2-Konzentration in die Zylinder geleiteten Ansaugluft (Ansaug-O2-Konzentration). Der NOx-Abnahmefaktor K ist ein Anzeigeindex eines Abnahmezustandes der Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge, welcher aus der EGR-Gasrückführung resultiert. 3 zeigt Charakteristiken des Kennfeldes. Wie in 3 dargestellt, verändert sich die Ansaug-O2-Konzentration, die basierend auf einer Skala der horizontalen Achse angezeigt wird, gemäß der EGR-Gasmenge (EGR-Menge), die aus dem Abgas auf die Ansaugseite zurückgeführt wird. Wenn die EGR nicht ausgeführt wird (das heißt die EGR-Menge Null ist), wird – um genauer zu werden – die Ansaug-O2-Konzentration 21% korrespondierend mit einer gewöhnlichen atmosphärischen Zusammensetzung, und der NOx-Abnahmefaktor K ist 1,0, das heißt ein Maximalwert. Aus diesem Zustand fällt die Ansaug-O2-Konzentration proportional zum Anstieg der EGR-Menge ab. Die NOx-Erzeugungsmenge innerhalb der Zylinder fällt entsprechend aufgrund der Senkung der Verbrennungsgeschwindigkeit ab. Folglich zeigt der NOx-Abnahmefaktor K einen kleinen Wert.
  • Die Ansaug-O2-Konzentration kann aus dem Betriebszustand des Motors 1 berechnet werden, anstatt einer Detektion unter Benutzung des Sensors. Ein Verfahren dazu ist bekannt und wird daher hier nicht im Detail beschrieben. Beispielsweise kann die Ansaug-O2-Konzentration auf die folgende Weise erhalten werden. Zunächst wird die in die Zylinder zugeführte EGR-Gasmenge berechnet, und zwar aus einer Frischluftmenge, die aus der Ausgabe eines nicht gezeigten Luftdurchflusssensors oder dergleichen erhalten wird. Folglich wird die Konzentration des verbleibenden O2 im EGR-Gas aus der Kraftstoffeinspritzmenge abgeschätzt. Die O2-Konzentration in die Zylinder geleiteten Ansauggas kann aus der Konzentration des verbleibenden O2 und der O2-Konzentration in der Frischluft abgeschätzt werden, welche auf die oben genannte Weise erhalten werden.
  • Die vom NOx-Emissionsmengen-Berechnungsabschnitt 71 erhaltene NOx-Emissionsmenge und der vom NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsabschnitt 72 erhaltene NOx-Abnahmefaktor K werden einem Multiplizierabschnitt 73 zugeführt, um miteinander multipliziert zu werden. Die durch Multiplikation der vom NOx-Emissionsmengen-Berechnungsabschnitt 71 erhaltenen NOx-Emissionsmenge mit dem NOx-Abnahmekoeffizient K erhaltene NOx-Emissionsmenge stellt die Motorabgabe- NOx-Emissionsmenge dar, welche einen Ausführungszustand des EGR widerspiegelt.
  • Ein Schätzreinigungseffizienz-Berechnungsabschnitt (Abgasreinigungseffizienzabschätzmittel) 74 erhält die geschätzte Abgasreinigungseffizient η des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx aus einen gegebenen Kennfeld basierend auf der SCR-Temperatur Tcat und dem SV-Verhältnis. Die SCR Temperatur Tcat und das SV-Verhältnisses sind Faktoren, welche die Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx beeinflussen. Wenn sich mit anderen Worten die SCR-Temperatur Tcat verringert, dann verringert sich auch die Abgasreinigungseffizient des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx. Das SV-Verhältnis ist ein Verhältnis zwischen einem Abgasdurchsatz des Motors 1 und der Kapazität des SCR-Katalysators 40. Weil der Abgasdurchsatz relativ zur Katalysatorkapazität ansteigt wird die Abgasmenge pro Kapazitätseinheit, die im SCR-Katalysator 40 verarbeitet werden muss, größer, und entsprechend nimmt die Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx ab. Obwohl die Katalysatorkapazität bekannt ist verändert sich der Abgasdurchsatz entsprechend dem Betriebszustand des Motors 1. Aus diesem Grund wird das SV-Verhältnis aus der Katalysatorkapazität und dem Abgasdurchsatz erhalten durch Addition der beispielsweise durch Benutzung des Luftstromsensors erhaltenen Frischluftmenge zur Kraftstoffeinspritzmenge.
  • Die Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge und die geschätzte Abgasreinigungseffizienz η werden dem Multiplizierabschnitt 75 zugeleitet und miteinander multipliziert. Die NOx-Emissionsmenge, die nach der Motorabgabe NOx-Emissionsmenge erhalten wird, wird mit der geschätzten Abgasreinigungseffizienz η multipliziert, und bedeutet eine NOx-Emissionsmenge die aus einem Endstück durch den SCR-Katalysator 40 in die Atmosphäre emittiert wird. Eine derartige NOx-Emissionsmenge, die unter Benutzung der Motorabgabe-NOx-Emissionsmenge erhalten wird, und die geschätzte Abgasreinigungseffizienz η werden im folgenden als geschätzte NOx-Emissionsmenge bezeichnet.
  • Die geschätzte NOx-Emissionsmenge wird einem Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt (Verschlechterungserkennungsmittel) 76 zusammen mit der gegenwärtigen NOx-Emissionsmenge zugeleitet, welche vom NOx-Sensor 56 erkannt wird. Der Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt erhält einen Verschlechterungsfaktor Kcat des SCR-Katalysators 40 basierend auf diesen NOx-Emissionsmengen. In Folge der obigen Berechnungsverarbeitungen wird die geschätzte NOx-Emissionsmenge unter der Prämisse berechnet, dass der SCR-Katalysator 40 noch nicht nachgelassen hat. Der NOx-Sensor 56 erkennt die gegenwärtige NOx-Emissionsmenge, die einen gegenwärtigen Verschlechterungszustand des SCR-Katalysators 40 widerspiegelt, und die einen Wert gleich oder größer zeigt als die geschätzte NOx-Emissionsmenge. Der Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt 76 vergleicht Änderungen beider Werte innerhalb eines bestimmten Zeitmaßstabes, um dadurch den Verschlechterungsfaktor Kcat als einen Index zu finden, der den gegenwärtigen Verschlechterungszustand des SCR-Katalysators 40 widerspiegelt. Der Verschlechterungsfaktor Kcat wird 1 wenn der SCR-Katalysator 40 nicht nachgelassen hat und verringert sich proportional wenn die Verschlechterung des SCR-Katalysators 40 sich erhöht hat.
  • Der vom Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt 76 berechnete Verschlechterungsfaktor Kcat wird einem Multiplizierabschnitt 77 zugeleitet und wird mit der geschätzten Abgasreinigungseffizienz η vom Abschätzreinigungseffizienz-Berechnungsabschnitt 74 multipliziert. Der durch die Multiplikation erhaltene Wert kann als ein Schätzwert der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx betrachtet werden, welcher den gegenwärtigen Verschlechterungszustand des SCR-Katalysators 40 widerspiegelt.
  • Ein Zielreinigungseffizienz-Berechnungsabschnitt (Zielabgasreinigungseffizienzberechnungsmittel) 78 erhält die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt vom SCR-Katalysator 40 bezüglich dem NOx aus einem gegebenen Kennfeld basierend auf der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Q. Die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt ist die optimale Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 für die jeden Betriebsbereich des Motors 1. Die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt wird als ein Zielwert der Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx erhalten, und ist am besten geeignet für jeden Betriebsbereich unter Beachtung der Bedingungen umfassend beispielsweise Rauchemissionsmenge und dergleichen, die eine gegenläufige Emissionscharakteristik zum NOx hat und daher in Beziehung zur NOx-Emissionsmenge steht.
  • Die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt und die geschätzte Abgasreinigungseffizienz η multipliziert mit dem Verschlechterungsfaktor Kcat im Multiplizierabschnitt 77 werden einem Abweichungsverhältnisberechnungsabschnitt 79 zugeleitet. Der Abweichungsverhältnisberechnungsabschnitt 79 berechnet ein Reinigungseffizienz- Berechnungsverhältnis R (= η/ηtgt) als Verhältnis zwischen diesen beiden Werten. Die geschätzte NOx-Reinigungseffizienz η, ausgegeben vom Multiplizierabschnitt 77, ist die gegenwärtige Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx, die den gegenwärtigen Temperatursturz und Verschlechterung des SCR-Katalysators 40 und dergleichen widerspiegelt. Die geschätzte NOx-Reinigungseffizienz η zeigt daher einen niedrigeren Wert als die Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt, die den optimalen Wert zeigt. Folglich kann das Reinigungseffizienzabweichungsverhältnis R, dass ein Verhältnis zwischen der Zielabgasreinigungseffizienz ηtgt und der geschätzten Abgasreinigungseffizienz η ist, betrachtet werden als ein Anzeigeindex davon, wie sehr die Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx verbessert werden sollte.
  • Das berechnete Reinigungseffizienzabweichungsverhältnis R wird an den Multiplizierabschnitt 80 geleitet. Das Reinigungseffizienzabweichungsverhältnis R wird mit den NOx-Abnahmefaktor K multipliziert, der vom NOx-Abnahmefaktorberechnungsabschnitt 72 berechnet wird, und dadurch wird der Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt erhalten. Mit anderen Worten wird der Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt berechnet aus dem gegenwärtigen NOx-Abnahmefaktor K, als einen Wert gemäß einer erforderlichen Verbesserungsmenge der Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx korrigiert. Basierend auf dem Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt erhält ein Zielansaug-O2-Konzentrations-Berechnungsabschnitt (Zielsauerstoffkonzentrationsberechnungsmittel) 81 eine Zielansaug-O2-Konzentration vom Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt durch die Gegenverarbeitung des NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsabschnittes 72 gemäß dem Kennfeld aus 3.
  • Das Vorgenannte ist die Verarbeitung, die ausgeführt im Zielwertberechnungsabschnitt 61 der ECU 51 wird. Die berechnete Zielansaug-O2-Konzentration wird den EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 zusammen mit der gegenwärtigen Ansaug-O2-Konzentration zugeleitet, die vom Ansaug-O2-Sensor 53 erkannt wurde. Der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 führt eine Rückführsteuerung der Ansaug-O2-Konzentration basierend auf der Zielansaug-O2-Konzentration aus und zwar durch Steuerung des Antriebs der Aktuatoren 9a und 18a des Ansaugdrosselventils 9 und entsprechend des EGR-Ventils 18.
  • Auf die oben beschriebene Weise führen der Zielwertberechnungsabschnitt 61 und der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 der ECU 51 die Reinigungseffizienzgegensteuerung aus. Die Abnahme der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx wird durch Steuerung der EGR-Menge auf eine unten beschrieben Weise kompensiert, wenn die Abgasreinigungseffizienz abnimmt, beispielsweise wegen Verkehrsstau in städtischen Bereichen oder eines Temperatursturzes des SCR-Katalysators 40 hervorgerufen durch einen Abfall der Außentemperaturluft oder dergleichen, oder aufgrund der Verschlechterung des SCR-Katalysators 40 wegen Langzeitbetriebes des SCR-Katalysators 40 oder dergleichen.
  • Wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 40 abfällt, dann wird die geschätzte NOx-Reinigungseffizienz η gemäß einer Abnahme der SCR-Temperatur Tcat im Schätzreinigungseffizienz-Berechnungsmittel 74 reduziert. Wenn der SCR-Katalysator 40 nachlässt, dann wird die geschätzte Abgasreinigungseffizienz η durch Multiplikation mit dem Verschlechterungsfaktor Kcat im Multiplizierabschnitt 77 gemäß einer Verringerung des Verschlechterungsfaktors Kcat reduziert, der vom Verschlechterungsfaktorberechnungsabschnitt 76 berechnet wurde. In jedem Fall wird das Reinigungseffizienzabweichverhältnis R im Abweichverhältnisberechnungsabschnitt 79 abnehmend gesetzt.
  • Im Multiplizierabschnitt 80 wird das Reinigungsverhältnisabweichverhältnis R, welches auf diese Weise abfallend festgelegt wurde, mit dem NOx-Abnahmefaktor K multipliziert, welcher mit der gegenwärtigen Ansaug-O2-Konzentration korrespondiert, um dadurch den Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt zu berechnen, der einen niedrigeren Wert anzeigt. Folglich erhält der Zielansaug-O2-Konzentrations-Berechnungsabschnitt 81 die Zielansaug-O2-Konzentration, die mit dem Ziel NOx-Abnahmefaktor Ktgt korrespondiert. Der EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 führt die Steuerung der EGR-Menge gemäß der Zielanasaug-O2-Konzentration durch, wobei die gegenwärtige Ansaug-O2-Konzentration in Richtung der Ziel-O2-Konzentration geregelt wird.
  • Wenn die gegenwärtige Ansaug-O2-Konzentration in Richtung von A geregelt wird, wenn die Reinigungseffizienzgegensteuerung als Reaktion auf eine Abnahme der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx ausgeführt wird, wird beispielsweise wie in 3 gezeigt der NOx-Abnahmefaktor K in diesem Moment auf den Ziel-NOx-Abnahmefaktor Ktgt basierend auf dem Reinigungseffi zienzabweichverhältnis R korrigiert. Die Zielansaug-O2-Konzentration wird gemäß dem Ziel NOx-Abnahmefaktor Ktgt auf B festgelegt und wird auf die Steuerung der EGR-Menge angewendet. Die auf die Einlassseite des Motors 1 zurückgeleitete EGR-Gasmenge wird entsprechend durch eine Abnahmemenge der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx erhöht. Daher wird als Ergebnis der Senkung der Verbrennungstemperaturen in den Zylindern die NOx-Emissionsmenge aus den Zylindern reduziert. Wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 40 in einem niedrigen Temperaturbereich liegt oder in einer Situation, in der der SCR-Katalysator 40 noch weiter nachlässt, ist es demgemäß möglich, ausreichende Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx zu realisieren.
  • Weil die Abgasreinigungseinrichtung der vorliegenden Erfindung die Abnahme der Abgasreinigungseffizienz des SCR-Katalysators 40 bezüglich des NOx durch Nutzung des vorhandenen EGR-Weges 17 und des vorhandenen EGR-Ventils 18 kompensiert, ist der Aufbau der Abgasreinigungseinrichtung der gleiche wie in herkömmlichen Einrichtungen. Es ist damit möglich, den oben beschriebenen Betrieb und die Vorteile zu erhalten, ohne den Aufbau der Abgasreinigungseinrichtung zu verkomplizieren.
  • Wenn die Abnahmemenge der Abgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx, die durch den Temperaturabfall des SCR-Katalysators 40 oder dergleichen erzeugt wird, insgesamt in die EGR-Menge eingeflossen ist, besteht die Möglichkeit einer Rauchverstärkung im Ergebnis eines starken Anstiegs der EGR-Menge, abhängig vom Betriebsbereich. Um dieses Problem zu lösen kann beispielsweise ein unterer Grenzwert der Ansaug-O2-Konzentration für jeden Betriebsbereich des Motors 1 festgelegt werden, so dass eine maximale EGR-Gasmenge gemäß dem unteren Grenzwert beschränkt wird. Wenn solch ein unterer Grenzwert der Ansaug-O2-Konzentration in der oben beschriebenen Ausführungsform benutzt wird, führt der EGR-Drosselsteuerabschnitt 62 die Steuerung der EGR-Menge durch Beschränkung der EGR-Gasmenge durch, so dass die EGR-Gasmenge einen vorbestimmten oberen Grenzwert nicht übersteigt, basierend auf den unteren Grenzwert der Ansau-O2-Konzentration. Weil die Beschränkung der Ansaug-O2-Konzentration zu der Beschränkung eines Luftüberschussverhältnisses des Motors 1 führt, wenn der Motor von einem Typ ist, der die EGR-Steuerung gemäß eines Zielluftüberschussverhältnisses ausführt, dass aus dem Betriebszustand bestimmt wird, kann der untere Grenzwert auf das Zielluftüberschussverhältnis festgelegt werden. Wenn solch ein unterer Grenzwert der Ansaug-O2-Konzentration oder der untere Grenzwert des Zielluftüberschussverhältnisses in der oben beschriebenen Ausführungsform benutzt wird führt der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 die Steuerung der EGR-Menge so durch, dass eine Rückführmenge des EGR-Gases einen vorbestimmten oberen Grenzwert nicht erreicht, basierend auf dem unteren Grenzwert der Ansaug-O2-Konzentration oder demjenigen des Zielluftüberschussverhältnisses. Wenn die EGR-Gasmenge auf eine gleiche oder kleinere Menge als die vorbestimmte untere Grenzmenge beschränkt wird, ist es mit diesen Steuerungen möglich, eine Rauchverstärkung zu verhindern, die einem starken Abfall des Luftüberschussverhältnisses in den Zylindern zuzuschreiben ist, zusätzlich zum Betrieb und den Vorteilen der oben beschriebenen Ausführungsform.
  • Auch wenn dies das Ende der Beschreibungen der Ausführungsform ist, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise ist in der Ausführungsform die Erfindung auf die Abgasreinigungseinrichtung angewendet, die für den Dieselmotor 1 ausgelegt ist. Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht exklusiv auf den Dieselmotor anwendbar. Die Erfindung kann beispielsweise auf einen Benzinmotor angewendet werden. Der EGR/Drosselsteuerabschnitt 62 steuert die EGR-Menge durch Steuerung der Öffnungsgrade des Ansaugdrosselventils 9 und des EGR-Ventils 18. Es ist ebenfalls möglich den Abgasdruck durch Hinzufügen einer Steuerung auf die Öffnungsgrade des Abgasdrosselventils 12 zu erhöhen, und das Abgasdrosselventil 12 während der EGR-Steuerung unter Benutzung des EGR/Drosselsteuerabschnitts 62 zu steuern.
  • Es ist offensichtlich, dass die nun beschriebene Erfindung auf viele verschiedene Arten verändert werden kann. Derartige Veränderungen sollen nicht als ein Abweichen vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung betrachtet werden, und alle derartigen Modifikationen – wie einem Fachmann offensichtlich sein wird – sollen als vom Schutzbereich der folgenden Ansprüche umfasst angesehen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2004-239109 [0004]

Claims (5)

  1. Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor, umfassend: einen NOx-Katalysator (40) vom selektiven Reduktionstyp, der in einen Abgasweg (11) eines Motors (1) eingefügt ist, und im Abgas des Motors (1) enthaltenes NOx durch Nutzung von Ammoniak als Reduktionsmittel selektiv reduziert; und ein EGR-Mittel (17, 18), das eingerichtet ist zur Rückleitung von Abgas des Motors (1) auf eine Einlassseite des Motors (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung weiterhin umfasst: ein Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel (74), das eingerichtet ist zur Abschätzung einer Abgasreinigungseffizienz des NOx-Katalysators (40) bezüglich des NOx; ein Zielabgasreinigungseffizienz-Berechnungsmittel (78), das eingerichtet ist zur Berechnung einer Zielabgasreinigungseffizienz bezüglich des NOx basierend auf einen Betriebszustand des Motors (1); und ein Steuermittel (51), das eingerichtet ist zur Steuerung des EGR-Mittels (17, 18), um eine Abnahme der geschätzten Abgasreinigungseffizienz zu der Zielabgasreinigungseffizienz zu kompensieren.
  2. Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (51) eine durch das EGR-Mittel (17, 18) rückgeführte Abgasmenge begrenzt, um gleich oder kleiner zu sein als eine vorbestimmte obere Grenzmenge, um ein Luftüberschussverhältinis zu erreichen, dass ausreichend ist, vom Motor (1) ausgestoßenen Rauch zu unterdrücken.
  3. Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein Sauerstoffkonzentrations-Erkennungsmittel (53), das eingerichtet ist zur Erkennung einer Sauerstoffkonzentration im in die Zylinder des Motors (1) geleiteten Einlassgas, wobei das Steuermittel (51) umfasst: ein NOx-Abnahmefaktor-Berechnungsmittel (72), das eingerichtet ist zur Berechnung eines Abnahmefaktors, wie beispielsweise einem numerischen Anzeigeindex, eines Abnahmezustandes einer NOx-Erzeugungsmenge in den Zylindern des Motors (1) bei der durch das Sauerstoffkonzentration-Erkennungsmittel (53) erkannten Sauerstoffkonzentration basierend auf NOx-Erzeugungscharakteristiken in den Zylindern des Motors (1) bezüglich der Sauerstoffkonzentration im Einlassgas; ein Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel (81), das eingerichtet ist zur Korrektur des NOx-Abnahmefaktors entsprechend eines Verhältnisses zwischen der durch das Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel (74) geschätzten Abgasreinigungseffizienz und der Zielabgasreinigungseffizienz, und zur Berechnung einer Sauerstoffkonzentration korrespondierend mit dem korrigierten NOx-Abnahmefaktor als Zielsauerstoffkonzentration basierend auf den NOx Erzeugungscharakteristiken; und ein EGR-Steuermittel (62) das eingerichtet ist zur Steuerung des EGR-Mittels (17, 18) entsprechend der durch das Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel (81) berechneten Zielsauerstoffkonzentration.
  4. Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor nach Anspruch 3, weiterhin gekennzeichnet durch ein Verschlechterungs-Erkennungsmittel (76), das eingerichtet ist zur Erkennung eines Verschlechterungszustandes des NOx Katalysators (40), wobei das Zielsauerstoffkonzentrations-Berechnungsmittel (81) die vom Abgasreinigungseffizienz-Abschätzmittel (74) abgeschätzte Abgasreinigungseffizienz gemäß dem Verschlechterungszustand des NOx-Katalysators korrigiert, welcher vom Verschlechterungs-Erkennungsmittel (76) erkannt wird, und die korrigierte abgeschätzte Abgasreinigungseffizienz auf die Korrektur des NOx-Abnahmefaktors anwendet.
  5. Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das EGR-Steuermittel (62) eine Abgasmenge, die vom EGR-Mittel (17, 18) rückgeführt wird, auf einen gleichen oder kleineren Wert begrenzt als der vorbestimmte obere Grenzwert, um ein Luftüberschussverhältnis zu erreichen, das ausreichend ist, den vom Motor (1) ausgestoßenen Rauch zu unterdrücken.
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